JP2004083351A - 光ファイバの製造方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光ファイバのコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくても、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と同程度に偏波モード分散を低減した光ファイバの製造方法及び装置を提供することにある。
【解決手段】光ファイバ母材42を線引して光ファイバ43とし、光ファイバ43に被覆材料を被覆した後、その被覆された光ファイバ43をターンプーリー3で方向転換して下流側に送り、巻取り器51で巻取る光ファイバの製造方法において、ターンプーリー3の上流側に、そのターンプーリー3の回転軸方向に離間され間に被覆された光ファイバ43を通過させる一対のガイドロール2を設け、一対のガイドロール2をターンプーリー3の回転軸方向に周期的に往復運動させることにより、ターンプーリー3の外周上で被覆された光ファイバ43に所定の捻れを付与する方法である。
【選択図】 図1
【解決手段】光ファイバ母材42を線引して光ファイバ43とし、光ファイバ43に被覆材料を被覆した後、その被覆された光ファイバ43をターンプーリー3で方向転換して下流側に送り、巻取り器51で巻取る光ファイバの製造方法において、ターンプーリー3の上流側に、そのターンプーリー3の回転軸方向に離間され間に被覆された光ファイバ43を通過させる一対のガイドロール2を設け、一対のガイドロール2をターンプーリー3の回転軸方向に周期的に往復運動させることにより、ターンプーリー3の外周上で被覆された光ファイバ43に所定の捻れを付与する方法である。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ母材を線引きして光ファイバとし、光ファイバに被覆材料を被覆して巻取る光ファイバの製造方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、光ファイバの製造にあたっては、図4に示されるような光ファイバ製造装置41が使用されている。光ファイバ製造装置41は、光ファイバ母材42を線引して光ファイバ43とし、光ファイバ43に被覆材料を被覆し、被覆材料が被覆された光ファイバ43(以下、光ファイバ心線44)を巻取るものである。
【0003】
従来の光ファイバ製造装置41は、光ファイバ母材42を加熱する線引炉45と、線引炉45で溶融して線引きされた光ファイバ43の外径を測定する外径測定器46と、外径測定器46を経た光ファイバ43に樹脂を被覆する第1のコーティング部47と、第1のコーティング部47を経て樹脂が被覆された光ファイバ43にナイロン等のプラスチック材料を被覆する第2のコーティング部48と、第2のコーティング部48を経た光ファイバ心線44を方向転換して下流側に送るターンプーリー49と、ターンプーリー49からの光ファイバ心線44を引取る引取キャプスタン50と、引取キャプスタン50からの光ファイバ心線44を巻取る巻取り器51とを備えている。
【0004】
第1のコーティング部47は、外径測定器46を経た光ファイバ43を冷却する冷却管52uと、冷却管52uを経た光ファイバ43に紫外線硬化型の樹脂を被覆するコーティング器53uと、コーティング器53uで被覆された樹脂を硬化させる樹脂硬化炉54uとからなっている。第2のコーティング部48も、第1のコーティング部47と同様、冷却管52dと、プラスチック材料を被覆するコーティング器53dと、プラスチック材料硬化炉54dとからなっている。
【0005】
この従来の製造装置41による光ファイバの製造方法を説明する。まず、線引炉45で光ファイバ母材42を加熱しながら垂直下方に線引して光ファイバ43にする。線引は、光ファイバ43の外径を外径測定器46で計測しながら行う。その後、第1のコーティング部47において、冷却管52uで冷却用ガスを光ファイバ43に吹きかけてその冷却を行い、コーティング器53uで光ファイバ43の外周に樹脂を被覆し、樹脂硬化炉54uでその樹脂を硬化させる。同様に第2のコーティング部48において、樹脂の外周にプラスチック材料を被覆して光ファイバ心線44とし、その光ファイバ心線44を、ターンプーリー49で方向転換(図4では下方向から左方向に方向転換)させて引取キャプスタン50により引取り、巻取り器51で巻取ることで、製品として完成する。
【0006】
なお、製造工程中における光ファイバ43や光ファイバ心線44の支持は、光ファイバ母材42の下端と、コーティング器53u,53dと、ターンプーリー49との4点でなされている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題 】
しかしながら、従来の光ファイバの製造方法及び装置41では、製造された光ファイバのコア部分およびその周囲のクラッド部分の断面形状を完全に真円形の同心円状とすることは極めて困難であり、わずかに楕円状または歪んだ円状となる。
【0008】
従って、製造された光ファイバの断面構造における屈折率分布も完全な同心円状ではなくなり、これが原因となって光ファイバ断面内の直交する2偏波間の群速度に差異が生じ、偏波モード分散が大きくなってしまうという問題がある。
【0009】
そこで、本発明の目的は、光ファイバのコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくても、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と同程度に偏波モード分散を低減した光ファイバの製造方法及び装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項1の発明は、光ファイバ母材を線引して光ファイバとし、上記光ファイバに被覆材料を被覆した後、その被覆された光ファイバをターンプーリーで方向転換して下流側に送り、巻取り器で巻取る光ファイバの製造方法において、上記ターンプーリーの上流側に、そのターンプーリーの回転軸方向に離間され間に上記被覆された光ファイバを通過させる一対のガイドロールを設け、上記一対のガイドロールを上記ターンプーリーの回転軸方向に周期的に往復運動させることにより、上記ターンプーリーの外周上で上記被覆された光ファイバに所定の捻れを付与する光ファイバの製造方法である。
【0011】
請求項2の発明は、上記ターンプーリーの外周にV溝あるいはU字状溝を形成し、上記一対のガイドロールを上記ターンプーリーの回転軸方向に周期的に往復運動させることにより、上記V溝あるいはU字状溝の表面上で上記被覆された光ファイバを転動させ、上記被覆された光ファイバに所定の捻れを付与する請求項1記載の光ファイバの製造方法である。
【0012】
請求項3の発明は、光ファイバ母材を線引して光ファイバとし、上記光ファイバに被覆材料を被覆した後、その被覆された光ファイバをターンプーリーで方向転換して下流側に送り、巻取り器で巻取る光ファイバの製造装置において、上記ターンプーリーの回転軸方向に離間され間に上記被覆された光ファイバを通過させると共に、上記ターンプーリーの回転軸方向に周期的に往復運動する一対のガイドロールを備えた光ファイバの製造装置である。
【0013】
請求項4の発明は、上記ターンプーリーは、その外周にV溝あるいはU字状溝が形成された請求項3記載の光ファイバの製造装置である。
【0014】
請求項5の発明は、上記ターンプーリーに形成された上記V溝の開き角が、0°より大きく180°より小さい請求項4記載の光ファイバの製造装置である。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【0016】
図1は、本発明の好適実施の形態である光ファイバ製造装置を示す概略図である。図4で説明した従来の光ファイバの製造装置41と重複する部分の説明は省略する。
【0017】
図1に示すように、本発明に係る光ファイバ製造装置1は、第2のコーティング部48と、光ファイバ心線44を方向転換(図1では下方向から左方向に方向転換)して下流側の引取キャプスタン50に送るターンプーリー3との間に、ターンプーリー3の回転軸方向に離間され間に光ファイバ心線44を通過させると共に、ターンプーリー3の回転軸方向(図1では紙面に垂直方向)に周期的に往復運動する一対のガイドロール2を設けたものである。本実施の形態では、一対のガイドロール2として、例えば円筒状のものを使用している。
【0018】
この装置1は、後述するように、一対のガイドロール2とターンプーリー3により、光ファイバ心線44に、時計回りの捻れと反時計回りの捻れを、交互にかつ連続的に付与し、捻れが付与された光ファイバ心線44を巻取り器51で巻取るものである。
【0019】
本実施の形態では、引取キャプスタン50や巻取り器51などを、図示しない複数の駆動手段により、線引速度が1200m/minとなるように回転させている。
【0020】
ガイドロール2とターンプーリー3を図2でより詳細に説明する。
【0021】
図2は、一対のガイドロール2,2とターンプーリー3の拡大図であり、図1のA方向から見た矢視図である。
【0022】
図2に示すように、一対のガイドロール2,2は、それぞれの回転軸21,21がターンプーリー3の回転軸22に垂直となっており、互いにガイドロール間隔dだけ隔てられている。ガイドロール間隔dは、光ファイバ心線44の外径よりも広くなっている。本実施の形態では、ガイドロール間隔dが0.5mmとなるようにしている。回転軸21,21には、一対のガイドロール2,2をターンプーリー3の回転軸22の軸方向(図2の矢印で示す左右方向)に周期的に往復運動させる図示しないガイドロール駆動手段が取り付けられている。ガイドロール駆動手段は、一対のガイドロール2,2を、ガイドロール間隔dを保持して同時に往復運動させるようにしている。
【0023】
本実施の形態では、ガイドロール駆動手段により、一対のガイドロール2,2の周波数が60Hzとなるようにしている。すなわち、一対のガイドロール2,2は1秒間に60往復する。また、一対のガイドロール2,2の往復運動の行程であるストロークLが1.7mmとなるようにしている。図2では、ストロークLを実際よりも大きい寸法で描いている。
【0024】
光ファイバ心線44に付与する捻れ回数(回/m)は、引取キャプスタン50や巻取り器51などの線引速度と、一対のガイドロール2,2の周波数およびストロークLによって決定される。これら線引速度、周波数、ストロークLを設定することで、捻れ回数を所望の値にできる。
【0025】
本実施の形態に好適に工夫されたターンプーリー3は、その外周の中央部の全面に亘って断面が略V字状のV溝23が形成されている。V溝23は、ターンプーリー3の外周面から中心に向かって傾斜した左斜面23aと、ターンプーリー3の外周面から中心に向かって傾斜した右斜面23bと、V溝23の最奥部である凹面部23cとからなっている。左斜面23aと右斜面23bがつくるV溝23の開き角θは、0°<θ<180°の範囲であればよい。本実施の形態では、開き角θが60°となるようにしている。本実施の形態では、凹面部23cの曲率半径Rが0.4mmとなるようにしている。
【0026】
次に、光ファイバの製造方法を説明する。
【0027】
まず、光ファイバ製造装置1は、従来の装置41と同様、線引炉45で光ファイバ母材42を加熱しながら垂直下方に線引して光ファイバ43にする。線引は、光ファイバ43の外径を外径測定器46で計測しながら行う。その後、第1のコーティング部47において、冷却管52uで冷却用ガスを光ファイバ43に吹きかけてその冷却を行い、コーティング器53uで光ファイバ43の外周に樹脂をコーティングし、樹脂硬化炉54uでその樹脂を硬化させる。同様に第2のコーティング部48において、樹脂の外周にプラスチック材料を被覆して光ファイバ心線44とする。
【0028】
第2コーティング部48を経た光ファイバ心線44を、一対のガイドロール2,2間に通過させた後、ターンプーリー3の外周に形成されたV溝23に導入し、ターンプーリー3で方向転換させて引取キャプスタン50に送る。
【0029】
このとき、一対のガイドロール2,2がターンプーリー3の回転軸方向に周期的に往復運動しており、V溝23での光ファイバ心線44の通過位置が変化するので、V溝23の表面上で光ファイバ心線44に、時計回りの捻れと反時計回りの捻れが、交互にかつ連続的に付与される。
【0030】
本実施の形態では、図3で後述するように、線引速度が1200m/minであり、一対のガイドロール2,2のストロークLが1.7mmであることから、1mあたり約10回の時計回りの捻れあるいは反時計回りの捻れが光ファイバ心線44に付与される。
【0031】
より詳細に言えば、一対のガイドロール2,2が図2の左方向に移動したときは、右側のガイドロール2が光ファイバ心線44を左方向に押し、V溝23での光ファイバ心線44の通過位置が左方向に移動するため、光ファイバ心線44はV溝23の左斜面23aに乗り上げる。光ファイバ心線44には張力が加わっているため、光ファイバ心線44はV溝23の凹面部23c方向に転動しながら移動し、ターンプーリー3で巻き込まれるときに捻れる。この際、光ファイバ心線44には、図2の上方から見て反時計回りの捻れが付与される。
【0032】
また、これとは逆に、一対のガイドロール2,2が図2の右方向に移動したときは、同様の理由で光ファイバ心線44には、図2の上方から見て時計回りの捻れが付与される。
【0033】
捻れが付与された光ファイバ心線44を、ターンプーリー3で方向転換させて引取キャプスタン50により引取り、巻取り器51で巻取ることで、製品として完成する。
【0034】
図3は、装置1の一対のガイドロールのストローク量Lと、装置1で製造された光ファイバ心線の捻れ回数および偏波モード分散(PMD)との関係を示す図である。図3では、横軸をストローク量L(mm)にとり、縦軸を捻れ回数(回/m)にとった特性線aを黒丸プロットの実線で表し、横軸をストローク量L(mm)にとり、縦軸をPMD(ps/√km)にとった特性線bを黒三角プロットの点線で表している。
【0035】
図3に示すように、特性線aからは、ストローク量Lが約0.4mmより大きくなると光ファイバ心線に捻れが付与され始め、ストローク量Lが大きくなるにつれて捻れ回数が増大することがわかる。また、特性線bからは、ストローク量Lが約0.4mmより大きくなると光ファイバ心線のPMDが減り始め、ストローク量Lが大きくなるにつれてPMDが低減することがわかる。
【0036】
本実施の形態では、線引速度が1200m/minであり、一対のガイドロールのストローク量Lが1.7mmであることから、特性線aにより、1mあたり約10回の時計回りの捻れあるいは反時計回りの捻れが光ファイバ心線に付与される。また、特性線bにより、装置1で製造された光ファイバ心線のPMDは0.05ps/√kmである。これに対し、従来の装置41で製造された光ファイバ心線のPMDは0.18ps/√kmなので、PMDが大幅に低減されていることがわかる。
【0037】
このように、本発明に係る光ファイバの製造方法は、一対のガイドロール2,2をターンプーリー3の回転軸方向に周期的に往復運動させており、ターンプーリー3に形成されたV溝23での光ファイバ心線44の通過位置を移動させ、V溝23の斜面から光ファイバ心線44を導入し、張力が掛かった状態でターンプーリー3を通過させることにより、光ファイバ心線44がV溝23の斜面から徐々に凹面部23cに向かって転動し、ターンプーリー3で巻き込まれるときに捻れるので、光ファイバ心線44に所定の捻れを付与できる。
【0038】
したがって、光ファイバのコア部分およびクラッド部分に、時計回りの捻れと反時計回りの捻れとが交互に連続的に付与されるので、捻れを均質化でき、光ファイバの長手方向の不均一性が緩和され、たとえコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくても、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と同程度に偏波モード分散を低減することができる。
【0039】
また、ターンプーリー3の外周に上述のような好適なV溝23を形成しているので、光ファイバ心線44に捻れが付与しやすくなり、しかも捻れが付与された光ファイバ心線44を確実に方向転換して下流側に送ることができる。
【0040】
本発明に係る光ファイバ製造装置1は、従来の装置41に、一対のガイドロール2,2とガイドロール駆動手段とを追加した簡単な構成なので、既存の製造装置に若干の改良を加えればよく、低コストである。
【0041】
上記実施の形態では、ターンプーリー3の外周にV溝23を形成した例で説明したが、V溝23の代わりに断面が略U字状のU字状溝を形成しても、同様の作用効果が得られる。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【0043】
光ファイバのコア部分およびクラッド部分に時計回りの捻れと反時計回りの捻れとが交互に付与されているため、たとえコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくても、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と同程度に偏波モード分散を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適実施の形態を示す概略図である。
【図2】図1に示した光ファイバ製造装置の一対のガイドロールとターンプーリーの拡大図(図1のA方向から見た矢視図)である。
【図3】一対のガイドロールのストローク量と光ファイバ心線の捻れ回数およびPMDとの関係を示す図である。
【図4】従来の光ファイバ製造装置の概略図である。
【符号の説明】
1 光ファイバ製造装置
2 一対のガイドロール
3 ターンプーリー
42 光ファイバ母材
43 光ファイバ
44 光ファイバ心線
51 巻取り器
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ母材を線引きして光ファイバとし、光ファイバに被覆材料を被覆して巻取る光ファイバの製造方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、光ファイバの製造にあたっては、図4に示されるような光ファイバ製造装置41が使用されている。光ファイバ製造装置41は、光ファイバ母材42を線引して光ファイバ43とし、光ファイバ43に被覆材料を被覆し、被覆材料が被覆された光ファイバ43(以下、光ファイバ心線44)を巻取るものである。
【0003】
従来の光ファイバ製造装置41は、光ファイバ母材42を加熱する線引炉45と、線引炉45で溶融して線引きされた光ファイバ43の外径を測定する外径測定器46と、外径測定器46を経た光ファイバ43に樹脂を被覆する第1のコーティング部47と、第1のコーティング部47を経て樹脂が被覆された光ファイバ43にナイロン等のプラスチック材料を被覆する第2のコーティング部48と、第2のコーティング部48を経た光ファイバ心線44を方向転換して下流側に送るターンプーリー49と、ターンプーリー49からの光ファイバ心線44を引取る引取キャプスタン50と、引取キャプスタン50からの光ファイバ心線44を巻取る巻取り器51とを備えている。
【0004】
第1のコーティング部47は、外径測定器46を経た光ファイバ43を冷却する冷却管52uと、冷却管52uを経た光ファイバ43に紫外線硬化型の樹脂を被覆するコーティング器53uと、コーティング器53uで被覆された樹脂を硬化させる樹脂硬化炉54uとからなっている。第2のコーティング部48も、第1のコーティング部47と同様、冷却管52dと、プラスチック材料を被覆するコーティング器53dと、プラスチック材料硬化炉54dとからなっている。
【0005】
この従来の製造装置41による光ファイバの製造方法を説明する。まず、線引炉45で光ファイバ母材42を加熱しながら垂直下方に線引して光ファイバ43にする。線引は、光ファイバ43の外径を外径測定器46で計測しながら行う。その後、第1のコーティング部47において、冷却管52uで冷却用ガスを光ファイバ43に吹きかけてその冷却を行い、コーティング器53uで光ファイバ43の外周に樹脂を被覆し、樹脂硬化炉54uでその樹脂を硬化させる。同様に第2のコーティング部48において、樹脂の外周にプラスチック材料を被覆して光ファイバ心線44とし、その光ファイバ心線44を、ターンプーリー49で方向転換(図4では下方向から左方向に方向転換)させて引取キャプスタン50により引取り、巻取り器51で巻取ることで、製品として完成する。
【0006】
なお、製造工程中における光ファイバ43や光ファイバ心線44の支持は、光ファイバ母材42の下端と、コーティング器53u,53dと、ターンプーリー49との4点でなされている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題 】
しかしながら、従来の光ファイバの製造方法及び装置41では、製造された光ファイバのコア部分およびその周囲のクラッド部分の断面形状を完全に真円形の同心円状とすることは極めて困難であり、わずかに楕円状または歪んだ円状となる。
【0008】
従って、製造された光ファイバの断面構造における屈折率分布も完全な同心円状ではなくなり、これが原因となって光ファイバ断面内の直交する2偏波間の群速度に差異が生じ、偏波モード分散が大きくなってしまうという問題がある。
【0009】
そこで、本発明の目的は、光ファイバのコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくても、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と同程度に偏波モード分散を低減した光ファイバの製造方法及び装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項1の発明は、光ファイバ母材を線引して光ファイバとし、上記光ファイバに被覆材料を被覆した後、その被覆された光ファイバをターンプーリーで方向転換して下流側に送り、巻取り器で巻取る光ファイバの製造方法において、上記ターンプーリーの上流側に、そのターンプーリーの回転軸方向に離間され間に上記被覆された光ファイバを通過させる一対のガイドロールを設け、上記一対のガイドロールを上記ターンプーリーの回転軸方向に周期的に往復運動させることにより、上記ターンプーリーの外周上で上記被覆された光ファイバに所定の捻れを付与する光ファイバの製造方法である。
【0011】
請求項2の発明は、上記ターンプーリーの外周にV溝あるいはU字状溝を形成し、上記一対のガイドロールを上記ターンプーリーの回転軸方向に周期的に往復運動させることにより、上記V溝あるいはU字状溝の表面上で上記被覆された光ファイバを転動させ、上記被覆された光ファイバに所定の捻れを付与する請求項1記載の光ファイバの製造方法である。
【0012】
請求項3の発明は、光ファイバ母材を線引して光ファイバとし、上記光ファイバに被覆材料を被覆した後、その被覆された光ファイバをターンプーリーで方向転換して下流側に送り、巻取り器で巻取る光ファイバの製造装置において、上記ターンプーリーの回転軸方向に離間され間に上記被覆された光ファイバを通過させると共に、上記ターンプーリーの回転軸方向に周期的に往復運動する一対のガイドロールを備えた光ファイバの製造装置である。
【0013】
請求項4の発明は、上記ターンプーリーは、その外周にV溝あるいはU字状溝が形成された請求項3記載の光ファイバの製造装置である。
【0014】
請求項5の発明は、上記ターンプーリーに形成された上記V溝の開き角が、0°より大きく180°より小さい請求項4記載の光ファイバの製造装置である。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【0016】
図1は、本発明の好適実施の形態である光ファイバ製造装置を示す概略図である。図4で説明した従来の光ファイバの製造装置41と重複する部分の説明は省略する。
【0017】
図1に示すように、本発明に係る光ファイバ製造装置1は、第2のコーティング部48と、光ファイバ心線44を方向転換(図1では下方向から左方向に方向転換)して下流側の引取キャプスタン50に送るターンプーリー3との間に、ターンプーリー3の回転軸方向に離間され間に光ファイバ心線44を通過させると共に、ターンプーリー3の回転軸方向(図1では紙面に垂直方向)に周期的に往復運動する一対のガイドロール2を設けたものである。本実施の形態では、一対のガイドロール2として、例えば円筒状のものを使用している。
【0018】
この装置1は、後述するように、一対のガイドロール2とターンプーリー3により、光ファイバ心線44に、時計回りの捻れと反時計回りの捻れを、交互にかつ連続的に付与し、捻れが付与された光ファイバ心線44を巻取り器51で巻取るものである。
【0019】
本実施の形態では、引取キャプスタン50や巻取り器51などを、図示しない複数の駆動手段により、線引速度が1200m/minとなるように回転させている。
【0020】
ガイドロール2とターンプーリー3を図2でより詳細に説明する。
【0021】
図2は、一対のガイドロール2,2とターンプーリー3の拡大図であり、図1のA方向から見た矢視図である。
【0022】
図2に示すように、一対のガイドロール2,2は、それぞれの回転軸21,21がターンプーリー3の回転軸22に垂直となっており、互いにガイドロール間隔dだけ隔てられている。ガイドロール間隔dは、光ファイバ心線44の外径よりも広くなっている。本実施の形態では、ガイドロール間隔dが0.5mmとなるようにしている。回転軸21,21には、一対のガイドロール2,2をターンプーリー3の回転軸22の軸方向(図2の矢印で示す左右方向)に周期的に往復運動させる図示しないガイドロール駆動手段が取り付けられている。ガイドロール駆動手段は、一対のガイドロール2,2を、ガイドロール間隔dを保持して同時に往復運動させるようにしている。
【0023】
本実施の形態では、ガイドロール駆動手段により、一対のガイドロール2,2の周波数が60Hzとなるようにしている。すなわち、一対のガイドロール2,2は1秒間に60往復する。また、一対のガイドロール2,2の往復運動の行程であるストロークLが1.7mmとなるようにしている。図2では、ストロークLを実際よりも大きい寸法で描いている。
【0024】
光ファイバ心線44に付与する捻れ回数(回/m)は、引取キャプスタン50や巻取り器51などの線引速度と、一対のガイドロール2,2の周波数およびストロークLによって決定される。これら線引速度、周波数、ストロークLを設定することで、捻れ回数を所望の値にできる。
【0025】
本実施の形態に好適に工夫されたターンプーリー3は、その外周の中央部の全面に亘って断面が略V字状のV溝23が形成されている。V溝23は、ターンプーリー3の外周面から中心に向かって傾斜した左斜面23aと、ターンプーリー3の外周面から中心に向かって傾斜した右斜面23bと、V溝23の最奥部である凹面部23cとからなっている。左斜面23aと右斜面23bがつくるV溝23の開き角θは、0°<θ<180°の範囲であればよい。本実施の形態では、開き角θが60°となるようにしている。本実施の形態では、凹面部23cの曲率半径Rが0.4mmとなるようにしている。
【0026】
次に、光ファイバの製造方法を説明する。
【0027】
まず、光ファイバ製造装置1は、従来の装置41と同様、線引炉45で光ファイバ母材42を加熱しながら垂直下方に線引して光ファイバ43にする。線引は、光ファイバ43の外径を外径測定器46で計測しながら行う。その後、第1のコーティング部47において、冷却管52uで冷却用ガスを光ファイバ43に吹きかけてその冷却を行い、コーティング器53uで光ファイバ43の外周に樹脂をコーティングし、樹脂硬化炉54uでその樹脂を硬化させる。同様に第2のコーティング部48において、樹脂の外周にプラスチック材料を被覆して光ファイバ心線44とする。
【0028】
第2コーティング部48を経た光ファイバ心線44を、一対のガイドロール2,2間に通過させた後、ターンプーリー3の外周に形成されたV溝23に導入し、ターンプーリー3で方向転換させて引取キャプスタン50に送る。
【0029】
このとき、一対のガイドロール2,2がターンプーリー3の回転軸方向に周期的に往復運動しており、V溝23での光ファイバ心線44の通過位置が変化するので、V溝23の表面上で光ファイバ心線44に、時計回りの捻れと反時計回りの捻れが、交互にかつ連続的に付与される。
【0030】
本実施の形態では、図3で後述するように、線引速度が1200m/minであり、一対のガイドロール2,2のストロークLが1.7mmであることから、1mあたり約10回の時計回りの捻れあるいは反時計回りの捻れが光ファイバ心線44に付与される。
【0031】
より詳細に言えば、一対のガイドロール2,2が図2の左方向に移動したときは、右側のガイドロール2が光ファイバ心線44を左方向に押し、V溝23での光ファイバ心線44の通過位置が左方向に移動するため、光ファイバ心線44はV溝23の左斜面23aに乗り上げる。光ファイバ心線44には張力が加わっているため、光ファイバ心線44はV溝23の凹面部23c方向に転動しながら移動し、ターンプーリー3で巻き込まれるときに捻れる。この際、光ファイバ心線44には、図2の上方から見て反時計回りの捻れが付与される。
【0032】
また、これとは逆に、一対のガイドロール2,2が図2の右方向に移動したときは、同様の理由で光ファイバ心線44には、図2の上方から見て時計回りの捻れが付与される。
【0033】
捻れが付与された光ファイバ心線44を、ターンプーリー3で方向転換させて引取キャプスタン50により引取り、巻取り器51で巻取ることで、製品として完成する。
【0034】
図3は、装置1の一対のガイドロールのストローク量Lと、装置1で製造された光ファイバ心線の捻れ回数および偏波モード分散(PMD)との関係を示す図である。図3では、横軸をストローク量L(mm)にとり、縦軸を捻れ回数(回/m)にとった特性線aを黒丸プロットの実線で表し、横軸をストローク量L(mm)にとり、縦軸をPMD(ps/√km)にとった特性線bを黒三角プロットの点線で表している。
【0035】
図3に示すように、特性線aからは、ストローク量Lが約0.4mmより大きくなると光ファイバ心線に捻れが付与され始め、ストローク量Lが大きくなるにつれて捻れ回数が増大することがわかる。また、特性線bからは、ストローク量Lが約0.4mmより大きくなると光ファイバ心線のPMDが減り始め、ストローク量Lが大きくなるにつれてPMDが低減することがわかる。
【0036】
本実施の形態では、線引速度が1200m/minであり、一対のガイドロールのストローク量Lが1.7mmであることから、特性線aにより、1mあたり約10回の時計回りの捻れあるいは反時計回りの捻れが光ファイバ心線に付与される。また、特性線bにより、装置1で製造された光ファイバ心線のPMDは0.05ps/√kmである。これに対し、従来の装置41で製造された光ファイバ心線のPMDは0.18ps/√kmなので、PMDが大幅に低減されていることがわかる。
【0037】
このように、本発明に係る光ファイバの製造方法は、一対のガイドロール2,2をターンプーリー3の回転軸方向に周期的に往復運動させており、ターンプーリー3に形成されたV溝23での光ファイバ心線44の通過位置を移動させ、V溝23の斜面から光ファイバ心線44を導入し、張力が掛かった状態でターンプーリー3を通過させることにより、光ファイバ心線44がV溝23の斜面から徐々に凹面部23cに向かって転動し、ターンプーリー3で巻き込まれるときに捻れるので、光ファイバ心線44に所定の捻れを付与できる。
【0038】
したがって、光ファイバのコア部分およびクラッド部分に、時計回りの捻れと反時計回りの捻れとが交互に連続的に付与されるので、捻れを均質化でき、光ファイバの長手方向の不均一性が緩和され、たとえコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくても、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と同程度に偏波モード分散を低減することができる。
【0039】
また、ターンプーリー3の外周に上述のような好適なV溝23を形成しているので、光ファイバ心線44に捻れが付与しやすくなり、しかも捻れが付与された光ファイバ心線44を確実に方向転換して下流側に送ることができる。
【0040】
本発明に係る光ファイバ製造装置1は、従来の装置41に、一対のガイドロール2,2とガイドロール駆動手段とを追加した簡単な構成なので、既存の製造装置に若干の改良を加えればよく、低コストである。
【0041】
上記実施の形態では、ターンプーリー3の外周にV溝23を形成した例で説明したが、V溝23の代わりに断面が略U字状のU字状溝を形成しても、同様の作用効果が得られる。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【0043】
光ファイバのコア部分およびクラッド部分に時計回りの捻れと反時計回りの捻れとが交互に付与されているため、たとえコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくても、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と同程度に偏波モード分散を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適実施の形態を示す概略図である。
【図2】図1に示した光ファイバ製造装置の一対のガイドロールとターンプーリーの拡大図(図1のA方向から見た矢視図)である。
【図3】一対のガイドロールのストローク量と光ファイバ心線の捻れ回数およびPMDとの関係を示す図である。
【図4】従来の光ファイバ製造装置の概略図である。
【符号の説明】
1 光ファイバ製造装置
2 一対のガイドロール
3 ターンプーリー
42 光ファイバ母材
43 光ファイバ
44 光ファイバ心線
51 巻取り器
Claims (5)
- 光ファイバ母材を線引して光ファイバとし、上記光ファイバに被覆材料を被覆した後、その被覆された光ファイバをターンプーリーで方向転換して下流側に送り、巻取り器で巻取る光ファイバの製造方法において、上記ターンプーリーの上流側に、そのターンプーリーの回転軸方向に離間され間に上記被覆された光ファイバを通過させる一対のガイドロールを設け、上記一対のガイドロールを上記ターンプーリーの回転軸方向に周期的に往復運動させることにより、上記ターンプーリーの外周上で上記被覆された光ファイバに所定の捻れを付与することを特徴とする光ファイバの製造方法。
- 上記ターンプーリーの外周にV溝あるいはU字状溝を形成し、上記一対のガイドロールを上記ターンプーリーの回転軸方向に周期的に往復運動させることにより、上記V溝あるいはU字状溝の表面上で上記被覆された光ファイバを転動させ、上記被覆された光ファイバに所定の捻れを付与する請求項1記載の光ファイバの製造方法。
- 光ファイバ母材を線引して光ファイバとし、上記光ファイバに被覆材料を被覆した後、その被覆された光ファイバをターンプーリーで方向転換して下流側に送り、巻取り器で巻取る光ファイバの製造装置において、上記ターンプーリーの回転軸方向に離間され間に上記被覆された光ファイバを通過させると共に、上記ターンプーリーの回転軸方向に周期的に往復運動する一対のガイドロールを備えたことを特徴とする光ファイバの製造装置。
- 上記ターンプーリーは、その外周にV溝あるいはU字状溝が形成された請求項3記載の光ファイバの製造装置。
- 上記ターンプーリーに形成された上記V溝の開き角が、0°より大きく180°より小さい請求項4記載の光ファイバの製造装置。
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WO2014110998A1 (zh) * | 2013-01-20 | 2014-07-24 | 西安金和光学科技有限公司 | 一种旋转拉丝装置及其运行方法 |
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JP2019502628A (ja) * | 2015-11-27 | 2019-01-31 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ揺動装置および光ファイバの製造方法 |
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