【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス母材から線引きしたガラス光ファイバに被覆を施した光ファイバを、ボビン等に巻取る光ファイバの巻取り方法、及びこれにより巻き取られた光ファイバコイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、円柱形のガラス母材を線引き炉に垂直に吊下げ、下方の端部から順次加熱溶融させてガラス光ファイバを線引きして製造される。線引きされたガラス光ファイバには、他の固形物に接触する前に紫外線硬化型樹脂等で被覆が施され、ファイバ表面に傷が付かないように保護される。樹脂で被覆された光ファイバは、この後、ガイドロールにより案内されてボビンに巻き取られる。
【０００３】
上述のようにして製造される光ファイバは、コア部とクラッド部の断面構造ができる限り同心でかつ真円で形成されていることが好ましいが、実際はこのような光ファイバを製造するのは困難であり、得られる光ファイバは、わずかに楕円又は歪んだ円となることが多い。このため、屈折率分布も完全な同心円状とはならず、光ファイバ断面内の直交する２偏波間の群速度に差が生じ、偏波モード分散（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ：以下ＰＭＤという）が生じる。
【０００４】
前記のようなＰＭＤの問題を解消する技術として、線引き時に、ガラス母材のネックダウン部分（光ファイバに線引きする縮径された加熱溶融部分）に捻りが生じるように、樹脂被覆された光ファイバに捻りを付与する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。図６は、この方法の一例を示す図で、図中、１はガラス母材、２ａはガラス光ファイバ、２ｂは樹脂で被覆された光ファイバ（以下、光ファイバ素線という）、３は線引き炉、４はコーティングダイ、５は硬化炉、６は揺動ローラ、７はガイドローラを示す。
【０００５】
ガラス母材１は、垂直に吊下げられ、その下端部を線引き炉３で順次加熱溶融させてガラスの光ファイバが線引きされる。線引きされた直後のガラス光ファイバ２ａは、冷却ガス（ヘリウムガス又は窒素ガス）により所定温度まで下げられ、コーティングダイ４により、ガラス光ファイバ２ａの表面に樹脂被覆がコーティングされ、硬化炉５により樹脂被覆が硬化される。この後、樹脂で被覆された光ファイバ素線２ｂを揺動ローラ６のローラ面上で往復するように転がし、ガラス光ファイバ２ａの溶融部に捻りを入れる。次いで、光ファイバ素線２ｂはガイドローラ７を経てボビン（図示せず）に巻き取られる。
【０００６】
また、光ファイバ等の線条体をボビンに巻き取るのに、ダンサローラ装置を用いて、巻取り張力を一定又は巻取り張力を可変して巻き取る装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。図７は、この巻き取り装置の一例を示す図である。図中、１１は線条体、１２はガイドローラ、１３はダンサローラ、１４はダンサローラ軸、１５はアーム、１６はアーム回転角検出器、１７はボビン、１８はトルクモータ、１９は張力検出器、２０は張力制御手段を示す。
【０００７】
同図に示す巻取り装置は、光ファイバ素線等の線条体１１をガイドする複数のガイドローラ１２とダンサローラ１３により巻取り張力を調整されて、ボビン１７で巻き取られる。ダンサローラ１３は、トルクモータ１８の回転軸と同軸に設けられたダンサローラ軸１４を中心としてアーム１５を介して回動自在とされている。トルクモータ１８によってダンサローラ軸１４にトルクを発生させ、巻き取り途中においてもダンサローラ１３に所定のモーメントを与えて上下動させ、アーム回転角検出器１６でアーム角度を検出しつつ線条体１１の巻取り張力を調整している。
【０００８】
走行中の線条体１１の張力は張力検出器１９により測定し、その張力値を張力制御手段２０にフィードバックし、トルクモータ１８を制御することにより、常に走行中の線条体１１の巻取り張力を一定又は任意の値に制御可能となっている。線条体１１の走行中に張力を変えるケースとしては、主にボビン１７の切換え時に線条体を切断する必要があり、一時的に張力を増加させる場合、また、停止状態から所定の線速に至るまで巻取り速度が一定でない場合等がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１１４５２７号公報
【特許文献２】
特開平６−２５５８８５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図６で説明したように、光ファイバの線引き時に、ガラス光ファイバの加熱溶融部分に捻りが生じるように、樹脂被覆された光ファイバ素線に捻りを付与することにより、ガラス母材の非円等に起因するＰＭＤについては改善することができる。しかし、これは、被覆が施される前のガラス光ファイバ自体に加熱溶融中に捻りを入れて固定してしまうものである。
【００１１】
光ファイバ素線をボビンで巻き取った場合、ボビン上に積層して巻き付けられた光ファイバ素線は、一方向から外力が加えられていることとなる。光ファイバに一方向から応力が働くと、光ファイバに発生する複屈折の方向も一方向からということになる。このため、光の速軸（Ｆａｓｔ−Ａｘｉｓ）と遅軸（Ｓｌｏｗ−Ａｘｉｓ）が伝達する速度に差が生じ、ボビンで巻き取られた状態の光ファイバのＰＭＤが悪化する。
【００１２】
線引きされた光ファイバをユーザ等に出荷する場合は、通常、所定径のボビンに巻き取られた状態で光ファイバのＰＭＤ値を測定する。実際は、光ファイバをボビンから引き出した使用状態におけるＰＭＤ値は低いにもかかわらず、ボビンで巻き取られた状態の光ファイバは、実際のＰＭＤ値より高く測定されてしまう。このため、ユーザ等に対して正確なＰＭＤ値を提示することができないという問題がある。
【００１３】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、光ファイバの巻き取りに起因するＰＭＤ値の悪化を解消する光ファイバの巻取り方法と、この方法により製造される光ファイバコイルを提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明による光ファイバの巻取り方法は、ガラス光ファイバを樹脂で被覆した光ファイバ素線を、所定の巻取り張力でボビンに巻き取る光ファイバの巻取り方法であって、光ファイバ素線を１０ｍ〜１００ｍ巻き取る間に１回、巻取り張力を変化させて巻き取るようにする。また、他の光ファイバの巻取り方法は、ガラス光ファイバを樹脂で被覆した光ファイバ素線を、所定の巻取り張力で巻き取る光ファイバの巻取り方法であって、光ファイバ素線に捻りを付与し光ファイバ素線が捻れた状態でボビンに巻き取るようにする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１及び図２により、本発明の第１の実施形態を説明する。図１は光ファイバの線引きから巻取りまでの一例を示す概略図、図２は張力を変化させながら巻き取る例を説明する図である。図中、２１はガラス母材、２２はガラス光ファイバ、２３は線引き炉、２４は冷却装置、２５は樹脂被覆装置、２６は樹脂硬化装置、２７は光ファイバ素線、２８はガイドローラ、２９はキャプスタン、３０はダンサガイドローラ、３１はダンサローラ、３２は巻取りトラバースローラ、３３はダンサアーム、３４は張力検出器、３５は張力制御装置、３６はボビン、３７は滑材付与装置を示す。
【００１６】
光ファイバは、図６で説明したのと同様に、垂直に吊り下げたガラス母材２１を線引き炉２３により順次加熱溶融し、ガラス母材２１の下端からガラス光ファイバ２２を線引きして製造される。線引き直後のガラス光ファイバ２２は、冷却装置２４により所定の温度まで冷却され、この後、樹脂被覆装置２５により紫外線硬化型樹脂等が塗布され、樹脂硬化装置２６により樹脂被覆が硬化される。
【００１７】
なお、樹脂被覆は１層又は２層で形成され、この樹脂被覆された後の光ファイバを光ファイバ素線２７とする。なお、樹脂被覆の上に着色塗料が塗布される場合は、光ファイバ心線と称する場合もあるが、本発明では、光ファイバ素線を、このような光ファイバ心線も含めた意味で使用するものとする。光ファイバ素線２７は、樹脂被覆の硬化後、複数のガイドローラ等を経てボビン３６に巻き取られる。なお、本発明では、最初のガイドローラに、図６で説明したような揺動ローラを用いてガラス光ファイバ２２の加熱溶融部分に捻りを入れてもよいが、入れなくてもよい。
【００１８】
光ファイバ素線２７の巻取り系の主な構成として、ガイドローラ２８以降の経路で、キャプスタン２９で光ファイバ素線２７を引き取り、ダンサローラ装置で巻取り張力を調整し、巻取りトラバースローラ３２を経てボビン３６に巻き取る構成がある。通常、ダンサガイドローラ３０は、光ファイバ素線２７の巻取り張力を一定にして、ボビン３６に均一な巻付け力で整列した巻き取りができるようにするためのものである。しかし、発明が解決しようとする課題の項で説明したように、均一な巻付け力で巻き取られた光ファイバは、一定方向の応力を受ける結果、ＰＭＤ値が大きくなる。
【００１９】
本発明では、図２に示すように、例えば、ダンサローラ３１の上下位置を変えて巻取り張力を変化させ、光ファイバ素線の巻取り状態に外乱を与えて巻き取ることにより、ＰＭＤ値が増加するのを抑制する。すなわち、光ファイバ素線２７の巻取り張力を不均一にして巻き取ると、光ファイバを長手方向に見た場合に、光ファイバ素線２７の位置によって与えられている張力が異なり、張力が長手方向にランダム化された状態で巻かれる。このため、光ファイバ長手方向で受ける応力が一定方向とはならず均一化されて、前記のような巻取りによるＰＭＤ値の増加を低減させることができる。
【００２０】
しかし、単に光ファイバ素線２７をランダム状態に巻き取ると、巻取り状態が乱れて崩れたり、巻太りなどが生じるので、所定の周期性と所定の張力の範囲内で変化させて巻き取るのが好ましい。巻取り張力を変化するタイミングとしては、１０ｍ〜１００ｍ程度巻き取る間に、例えば、大から小へ、又は小から大へ、１回だけ変化させるように設定するのが好ましい。巻取り張力を変化させるタイミングが１０ｍ以下であると、光ファイバ素線２７に対する外乱が大きすぎ、局所複屈折の大きさが支配的となり、ＰＭＤが悪化する。また、１００ｍ以上であると、支配的な部分が巻き径となり、張力という観点から見た場合の外乱は小さく、ＰＭＤ低減の効果が小さい。
【００２１】
また、巻取り張力としては、３０ｇ〜７０ｇの範囲内で変化させるのが好ましい。巻取り張力が３０ｇ未満では巻き崩れが生じやすく、７０ｇ超では巻き取られた光ファイバ素線同士の接触や交差により伝送損失が悪化する。
【００２２】
巻取り張力を変化させる方法としては、図２に示すように、例えば、図７で説明したようなトルクモータを用いてダンサアーム３３を回動させ、ダンサローラ３１の上下位置変えることにより変化させることができる。巻取り張力の変化タイミングや巻取り張力の変化量は、張力制御装置３５（図１に図示）に予め設定しておく。また、トルクモータを用いる代わりに、ダンサアーム３３に調整ウエイト（図示せず）を移動可能に配し、この調整ウエイトの位置をリニアシリンダ機構や送りモータ機構等を用いて張力制御装置３５により調整するようにしてもよい。
【００２３】
図３は第２の実施形態を説明する図である。図中の符号は、図１で用いたのと同じ符号を用いることにより詳細説明を省略する。この実施形態では、光ファイバ素線２７を巻き取る手前で光ファイバ素線２７に捻りを入れる。具体的には、巻取りトラバースローラ３２から光ファイバ素線２７をボビン３６に巻き取るときに、光ファイバ素線２７のパスラインＸと直交するＹ方向でボビン３６を回転させてやる。この回転により、光ファイバ素線２７は、ガラス光ファイバと樹脂被覆が一体となって弾性的に捻られた状態で巻き取られる。なお、この場合、ダンサローラ３１による光ファイバ素線２７の巻取り張力は一定になるように制御するが、変化させてもよい。
【００２４】
また、捻りを付与して巻き取る方法として、特許文献１に開示されているような揺動ローラを用いることができる。揺動ローラを用いる場合、ボビンと揺動ローラ間の距離を短くして、ローラの揺動で光ファイバ素線の捻りが反転して戻る前にボビンに巻取ることにより、捻りを付与することができる。また、光ファイバ素線のパスラインに対して、揺動ローラを所定の角度だけ傾斜させて捻りを付与する方法もある。なお、光ファイバ素線に捻りを入れる付与するのに、光ファイバ素線をローラ間に挟んで捻り、揺動させる方法もあり、捻りが戻る前にボビンに巻取るのに効果的である。この揺動ローラを用いて交互に捻りを加えられた状態で巻き取られた光ファイバ素線２７は、ボビン３６から巻解くことにより捻りは解放される。
【００２５】
上記のように、長手方向に捻りを付与されて巻き取られた光ファイバ素線２７は、光ファイバ断面で見た場合、周方向にランダムな応力が生じる状態となる。このため、周方向応力に敏感なＰＭＤは、光ファイバ長手方向で均一化されて、ＰＭＤの増加を低減させることができる。また、光ファイバ素線間での交差が生じない整列巻で巻き取ることができるので、巻き取りによる伝送損失の悪化も生じない。なお、あまり捻りすぎると伝送損失が悪化するので、好ましくは１〜５０回／ｍの範囲、さらに好ましくは１０〜２０回／ｍの範囲で捻るのが望ましい。
【００２６】
また、上述した第１及び第２の実施形態において、光ファイバ素線２７を巻き取る際に、タルク又はオイル等の摩擦係数を低減する滑材物質を付与するのが好ましい。このための滑材付与装置３７は、巻取りトラバースローラ３２の直前あたりに設置すればよい。なお、図２の第１の実施形態においては、巻取りトラバースローラ３２とボビン３６の間に設置してもよい。この滑材を光ファイバ素線２７に付与して巻き取ることにより、巻き取られた光ファイバ素線同士が擦れるのを軽減し、また、必要以上の外乱が光ファイバ素線２７に加わるのを防ぐことができる。
【００２７】
以上、第１及び第２の実施形態では、光ファイバの線引きにおける巻取り方法で説明したが、長尺状態で大き目のボビンに巻き取られた光ファイバコイルを、小さいボビンに巻き返して光ファイバコイルからなるモジュール部品として使用する場合もある。本発明では、このようなモジュール部品を形成するときの巻取りにも適用することができる。
【００２８】
図４は、図２の巻取り張力を変化させながら巻き取って（第１の実施形態）形成した、光ファイバコイルのＰＭＤ値を測定した結果を示す図である。図４（Ａ）は光ファイバ素線を巻き取る際に、一定の張力で巻き取ったときのＰＭＤ値を示し、図４（Ｂ）は光ファイバ素線を５０ｍ巻き取るごとに、３０ｇ→７０ｇ→３０ｇ→・・・と、巻取り張力を変化させて巻き取ったときのＰＭＤ値を示す。
【００２９】
この図４（Ａ）と図４（Ｂ）を対比すると、巻取り張力を変えて巻き取った場合は巻取り張力を一定にして巻き取った場合と比べて、光の速軸と遅軸のモード結合が頻繁に発生するため、１／２乗則に乗るのも速く、且つＰＭＤ値を低減することもできる。また、図３の第２の実施形態で、ボビン径をＤとしたとき、２πＤのピッチで捻りを付与して（ボビン１回転でｙ方向に１回転）形成した光ファイバコイルのＰＭＤ値を測定した。測定結果は、図４（Ｂ）とほぼ同様な結果で、ただ全体的にＰＭＤ値が０．０５ｐｓだけ大きかった。
【００３０】
図５は、上記の方法で巻き取られた光ファイバコイルを、光ファイバコイルモジュールとして使用する例を示す図である。図中、３８は光ファイバコイル、３９は収納容器、４０は充填樹脂材を示す。分散補償器のように分散補償ファイバを１００ｍ以上巻いて光ファイバコイルを形成するような場合にも、上記の方法で光ファイバを巻き取ることにより、巻取りによる生じるＰＭＤを低減することができる。
【００３１】
ボビン上に所定長さの光ファイバ素線を巻き取って形成された光ファイバコイル３８は、長期間にわたって温度変化や振動に耐えて巻取り張力の変化や捻りを加えた状態を維持して使用する必要があり、また、巻崩れを防止する必要がある。このため、光ファイバコイル３８は、その周囲全体を樹脂充填材で満たして硬化させ、巻取り状態を保持することが好ましい。
【００３２】
具体的には、図２又は図３の方法で、光ファイバをコイルボビンに直接巻取って光ファイバコイル３８を形成する。この光ファイバコイル３８を、適当な収納容器３９内に入れ、充填樹脂材４０を充填して光ファイバコイル３８を取り囲み、この後、充填樹脂材４０を硬化して光ファイバコイル３８の巻取り状態を保持固定する。光ファイバコイル３８はコイルボビンに巻かれた状態で充填樹脂材４０で巻取り状態を保持してもよいが、コイルボビンを取外して充填樹脂材４０で取り囲むようにしてもよい。なお、コイルボビンを取除くときに、巻取り張力の変化や捻りが多少戻るが、ある程度巻き状態を維持して充填樹脂材４０で固定させること可能である。
【００３３】
充填樹脂材４０には、熱硬化型或いは紫外線硬化型のシリコーン樹脂、或いはブタジエン、シリコーンなどのゴムをシリコーン、ナフテンなどの溶剤で膨潤させ、必要に応じて他の樹脂を添加した高粘性のジェリー状混和物等を用いることができる。充填樹脂材４０は、光ファイバコイルの隙間部分にも十分浸透するように、硬化前の粘度が常温で０．０１Ｐａ・ｓ〜０．６Ｐａ・ｓであることが望ましい。また、ＪＩＳ Ｋ ２２２０の規定による１／４コーンを用いたときの硬化後のちょう度が−２０℃以上７０℃以下の範囲において、５以上２００以下である樹脂充填材を用いることにより、温度変化を受けても光ファイバには過大な応力が加わることを防止でき、長期間安定して使用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、光ファイバを巻き取ることによって生じる偏波モード分散（ＰＭＤ）を低減することができ、巻取り状態で出荷する光ファイバのＰＭＤ値を正しい値で提示することができる。また、光ファイバコイルの巻取りに利用することにより、ＰＭＤ値の低い光ファイバコイルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概略を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を説明する図である。
【図４】本発明による効果を説明する図である。
【図５】本発明による光ファイバコイルを説明する図である。
【図６】従来技術の光ファイバ線引き方法の一例を説明する図である。
【図７】従来技術の光ファイバ巻取り方法の一例を説明する図である。
【符号の説明】
２１…ガラス母材、２２…ガラス光ファイバ、２３…線引き炉、２４…冷却装置、２５…樹脂被覆装置、２６…樹脂硬化装置、２７…光ファイバ素線、２８…ガイドローラ、２９…キャプスタン、３０…ダンサガイドローラ、３１…ダンサローラ、３２…巻取りトラバースローラ、３３…ダンサアーム、３４…張力検出器、３５…張力制御装置、３６…ボビン、３７…滑材付与装置、３８…光ファイバコイル、３９…収納容器、４０…充填樹脂材。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical fiber winding method for winding an optical fiber coated on a glass optical fiber drawn from a glass base material onto a bobbin or the like, and an optical fiber coil wound by the method.
[0002]
[Prior art]
The optical fiber is manufactured by suspending a columnar glass preform vertically in a drawing furnace, and sequentially heating and melting the glass base material from a lower end to draw the glass optical fiber. The drawn glass optical fiber is coated with an ultraviolet curable resin or the like before coming into contact with other solid matter, and is protected from scratching the fiber surface. Thereafter, the optical fiber coated with the resin is guided by a guide roll and wound around a bobbin.
[0003]
It is preferable that the optical fiber manufactured as described above has a cross section of the core portion and the cladding portion formed as concentric as possible and in a perfect circle, but it is actually difficult to manufacture such an optical fiber. And the resulting optical fiber is often slightly elliptical or distorted circle. For this reason, the refractive index distribution is not completely concentric, and a difference occurs in the group velocity between two orthogonal polarizations in the cross section of the optical fiber, and polarization mode dispersion (hereinafter referred to as PMD) occurs.
[0004]
As a technique for solving the above-mentioned problem of PMD, an optical fiber coated with a resin such that a twist occurs in a neck-down portion of a glass base material (a reduced heat melting portion drawn into an optical fiber) during drawing. There is known a method of imparting a twist to (for example, see Patent Document 1). FIG. 6 is a diagram showing an example of this method. In the figure, 1 is a glass base material, 2a is a glass optical fiber, 2b is an optical fiber coated with resin (hereinafter, referred to as an optical fiber), and 3 is a drawing. Furnace 4, coating die 5, curing oven 6, swing roller 6, and guide roller 7.
[0005]
The glass preform 1 is suspended vertically, and its lower end is sequentially heated and melted in a drawing furnace 3 to draw a glass optical fiber. The glass optical fiber 2a immediately after being drawn is cooled to a predetermined temperature by a cooling gas (helium gas or nitrogen gas), the resin coating is coated on the surface of the glass optical fiber 2a by a coating die 4, and the resin is cured by a curing furnace 5. The coating is cured. Thereafter, the optical fiber 2b coated with the resin is rolled so as to reciprocate on the roller surface of the oscillating roller 6, and the melted portion of the glass optical fiber 2a is twisted. Next, the optical fiber 2b is wound around a bobbin (not shown) via the guide roller 7.
[0006]
Further, there is known an apparatus for winding a linear body such as an optical fiber around a bobbin by using a dancer roller device to keep the winding tension constant or vary the winding tension (for example, Patent Document 2). reference). FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the winding device. In the figure, 11 is a striatum, 12 is a guide roller, 13 is a dancer roller, 14 is a dancer roller shaft, 15 is an arm, 16 is an arm rotation angle detector, 17 is a bobbin, 18 is a torque motor, 19 is a tension detector, Reference numeral 20 denotes tension control means.
[0007]
In the winding device shown in the figure, winding tension is adjusted by a plurality of guide rollers 12 and a dancer roller 13 for guiding a striated body 11 such as an optical fiber, and the winding device is wound by a bobbin 17. The dancer roller 13 is rotatable via an arm 15 about a dancer roller shaft 14 provided coaxially with the rotation axis of the torque motor 18. A torque is generated on the dancer roller shaft 14 by the torque motor 18, a predetermined moment is applied to the dancer roller 13 even during winding, and the dancer roller 13 is moved up and down, and the arm rotation angle detector 16 detects the arm angle while winding the filament 11. The take tension is adjusted.
[0008]
The tension of the running filament 11 is measured by a tension detector 19, and the tension value is fed back to the tension control means 20 to control the torque motor 18 so that the winding of the traveling filament 11 is constantly performed. The tension can be controlled to a constant value or an arbitrary value. As a case where the tension is changed while the striated body 11 is running, the striated body needs to be cut mainly when the bobbin 17 is switched. And the winding speed is not constant.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2001-114527 A [Patent Document 2]
JP-A-6-255885
[Problems to be solved by the invention]
As described with reference to FIG. 6, by twisting the resin-coated optical fiber so that the heat-melted portion of the glass optical fiber is twisted when the optical fiber is drawn, the non-circular shape of the glass preform can be improved. PMD caused by such factors can be improved. However, in this method, the glass optical fiber itself before being coated is twisted and fixed during heating and melting.
[0011]
When the optical fiber is wound around the bobbin, the external force is applied to the optical fiber wound on the bobbin from one direction. When stress is applied to the optical fiber from one direction, the direction of birefringence generated in the optical fiber is also from one direction. For this reason, a difference occurs in the speed at which the light fast axis (Fast-Axis) and the slow axis (Slow-Axis) are transmitted, and the PMD of the optical fiber wound around the bobbin deteriorates.
[0012]
When shipping the drawn optical fiber to a user or the like, usually, the PMD value of the optical fiber is measured while being wound on a bobbin having a predetermined diameter. Actually, although the PMD value in the use state where the optical fiber is pulled out from the bobbin is low, the optical fiber in the state where the optical fiber is wound around the bobbin is measured higher than the actual PMD value. For this reason, there is a problem that an accurate PMD value cannot be presented to a user or the like.
[0013]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides an optical fiber winding method that eliminates deterioration of a PMD value caused by winding an optical fiber, and an optical fiber coil manufactured by the method. That is the task.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The method for winding an optical fiber according to the present invention is a method for winding an optical fiber in which a glass optical fiber coated with a resin is wound around a bobbin with a predetermined winding tension. The take-up tension is changed once during take-up of 10 m to 100 m so as to take up. Another method of winding an optical fiber is a method of winding an optical fiber in which a glass optical fiber is coated with a resin and winding the optical fiber with a predetermined winding tension. And the optical fiber is wound around a bobbin in a twisted state.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example from drawing to winding of an optical fiber, and FIG. 2 is a diagram illustrating an example of winding while changing the tension. In the figure, 21 is a glass base material, 22 is a glass optical fiber, 23 is a drawing furnace, 24 is a cooling device, 25 is a resin coating device, 26 is a resin curing device, 27 is an optical fiber, 28 is a guide roller, 29 Denotes a capstan, 30 denotes a dancer guide roller, 31 denotes a dancer roller, 32 denotes a take-up traverse roller, 33 denotes a dancer arm, 34 denotes a tension detector, 35 denotes a tension control device, 36 denotes a bobbin, and 37 denotes a lubricating device.
[0016]
The optical fiber is manufactured by sequentially heating and melting the glass base material 21 suspended vertically by the drawing furnace 23 and drawing the glass optical fiber 22 from the lower end of the glass base material 21 as described in FIG. You. The glass optical fiber 22 immediately after drawing is cooled to a predetermined temperature by a cooling device 24, and thereafter, an ultraviolet curable resin or the like is applied by a resin coating device 25, and the resin coating is cured by a resin curing device 26.
[0017]
The resin coating is formed in one or two layers, and the optical fiber coated with the resin is referred to as an optical fiber 27. When a colored paint is applied on the resin coating, it may be referred to as an optical fiber core wire, but in the present invention, the optical fiber wire is used in a sense including such an optical fiber core wire. It shall be. After the resin coating is cured, the optical fiber 27 is wound around the bobbin 36 via a plurality of guide rollers. In the present invention, the first guide roller may or may not be twisted in the heated and melted portion of the glass optical fiber 22 by using the swinging roller described with reference to FIG.
[0018]
The main configuration of the winding system of the optical fiber 27 is that the optical fiber 27 is taken up by the capstan 29 in the path after the guide roller 28, the winding tension is adjusted by the dancer roller device, and the winding traverse roller 32 And wound around the bobbin 36 via the Normally, the dancer guide roller 30 is used to make the winding tension of the optical fiber 27 constant so that the winding can be uniformly wound around the bobbin 36 with a uniform winding force. However, as described in the section of the problem to be solved by the invention, an optical fiber wound with a uniform winding force receives a stress in a certain direction, resulting in a large PMD value.
[0019]
In the present invention, as shown in FIG. 2, for example, the PMD value is increased by changing the vertical position of the dancer roller 31 to change the winding tension and applying a disturbance to the winding state of the optical fiber and winding the optical fiber. Suppress In other words, if the winding tension of the optical fiber 27 is made uneven and the winding is performed, when the optical fiber is viewed in the longitudinal direction, the applied tension differs depending on the position of the optical fiber 27, and the tension becomes longer. Wound in a randomized direction. For this reason, the stress received in the longitudinal direction of the optical fiber is not uniform but uniform, and the increase in the PMD value due to the above-described winding can be reduced.
[0020]
However, when the optical fiber 27 is simply wound in a random state, the winding state is disturbed and collapsed, or the winding becomes thicker. Therefore, the winding state is changed within a predetermined periodicity and a predetermined tension range. Is preferred. The timing for changing the winding tension is preferably set so as to change once, for example, from large to small or from small to large during winding of about 10 m to 100 m. If the timing at which the winding tension is changed is 10 m or less, the disturbance to the optical fiber 27 is too large, the local birefringence becomes dominant, and the PMD deteriorates. If it is 100 m or more, the dominant portion becomes the winding diameter, and the disturbance from the viewpoint of tension is small, and the effect of PMD reduction is small.
[0021]
The winding tension is preferably changed within a range of 30 g to 70 g. If the winding tension is less than 30 g, winding collapse is likely to occur, and if it exceeds 70 g, transmission loss is deteriorated due to contact or intersection between the wound optical fiber wires.
[0022]
As a method of changing the winding tension, as shown in FIG. 2, for example, the dancer arm 33 is rotated by using a torque motor as described in FIG. 7 and the vertical position of the dancer roller 31 is changed. it can. The change timing of the winding tension and the change amount of the winding tension are set in advance in the tension controller 35 (shown in FIG. 1). Instead of using a torque motor, an adjustment weight (not shown) is movably arranged on the dancer arm 33, and the position of the adjustment weight is adjusted by a tension control device 35 using a linear cylinder mechanism, a feed motor mechanism, or the like. You may do so.
[0023]
FIG. 3 is a diagram illustrating the second embodiment. The reference numerals in the figure are the same as those used in FIG. In this embodiment, the optical fiber 27 is twisted before the optical fiber 27 is wound. Specifically, when the optical fiber 27 is wound around the bobbin 36 from the winding traverse roller 32, the bobbin 36 is rotated in the Y direction orthogonal to the pass line X of the optical fiber 27. By this rotation, the optical fiber 27 is wound up in a state where the glass optical fiber and the resin coating are integrated and elastically twisted. In this case, the winding tension of the optical fiber 27 by the dancer roller 31 is controlled to be constant, but may be changed.
[0024]
In addition, as a method of imparting twist and winding, a swinging roller as disclosed in Patent Document 1 can be used. When using an oscillating roller, shorten the distance between the bobbin and the oscillating roller, and apply the twist by winding the optical fiber around the bobbin before the twisting of the optical fiber wire is reversed and returned by the oscillating roller. Can be. There is also a method in which the swing roller is inclined by a predetermined angle with respect to the path line of the optical fiber and twisted. In addition, there is also a method of twisting and swinging the optical fiber between the rollers in order to apply the twist to the optical fiber, and it is effective to wind the optical fiber on a bobbin before the twist returns. The twisting of the optical fiber 27 wound in a state where it is alternately twisted by using the swing roller is unwound from the bobbin 36.
[0025]
As described above, the optical fiber element wire 27 that has been twisted and wound in the longitudinal direction is in a state where a random stress is generated in the circumferential direction when viewed from the optical fiber cross section. For this reason, the PMD that is sensitive to the circumferential stress is made uniform in the longitudinal direction of the optical fiber, and the increase in PMD can be reduced. In addition, since the winding can be performed by the aligned winding which does not cause the intersection between the optical fibers, the transmission loss does not deteriorate due to the winding. It should be noted that, if the twist is too much, the transmission loss deteriorates. Therefore, the twist is preferably in the range of 1 to 50 times / m, more preferably in the range of 10 to 20 times / m.
[0026]
In the first and second embodiments described above, when winding the optical fiber 27, it is preferable to add a lubricating substance such as talc or oil that reduces the coefficient of friction. The lubricating device 37 for this purpose may be installed immediately before the winding traverse roller 32. In the first embodiment shown in FIG. 2, it may be provided between the winding traverse roller 32 and the bobbin 36. By applying the slip material to the optical fiber 27 and winding it up, it is possible to reduce the friction between the wound optical fiber strands and to prevent unnecessary disturbance from being applied to the optical fiber 27. Can be prevented.
[0027]
As described above, in the first and second embodiments, the winding method in the drawing of the optical fiber has been described. However, the optical fiber coil wound on the large bobbin in the long state is wound back on the small bobbin, and the optical fiber coil is wound. It may be used as a module component consisting of The present invention can also be applied to winding when forming such a module component.
[0028]
FIG. 4 is a diagram showing a result of measuring a PMD value of an optical fiber coil formed by winding (first embodiment) while changing the winding tension in FIG. 2. FIG. 4 (A) shows the PMD value when the optical fiber is wound with a constant tension when winding the optical fiber, and FIG. 4 (B) shows 30 g → 70 g every time the optical fiber is wound 50 m. → 30 g →... Shows the PMD value when the film is wound while changing the winding tension.
[0029]
4 (A) and FIG. 4 (B), when the winding is performed with the winding tension changed, the light fast axis and the slow axis are compared with the case where the winding tension is kept constant. Since mode coupling occurs frequently, it is possible to quickly follow the 1/2 power rule and to reduce the PMD value. In the second embodiment of FIG. 3, when the bobbin diameter is D, the PMD value of an optical fiber coil formed by applying a twist at a pitch of 2πD (one rotation of the bobbin in the y direction) is measured. did. The measurement results were almost the same as those in FIG. 4B, except that the overall PMD value was larger by 0.05 ps.
[0030]
FIG. 5 is a diagram showing an example in which the optical fiber coil wound by the above method is used as an optical fiber coil module. In the figure, 38 indicates an optical fiber coil, 39 indicates a storage container, and 40 indicates a filling resin material. Even in the case where an optical fiber coil is formed by winding a dispersion compensating fiber by 100 m or more like a dispersion compensator, by winding the optical fiber by the above-described method, PMD caused by the winding can be reduced.
[0031]
An optical fiber coil 38 formed by winding an optical fiber of a predetermined length on a bobbin is used while maintaining a state in which the winding tension is changed or twisted while withstanding a temperature change or a vibration for a long period of time. It is necessary to prevent the collapse. For this reason, it is preferable that the entire periphery of the optical fiber coil 38 is filled with the resin filler and cured to maintain the wound state.
[0032]
Specifically, the optical fiber is directly wound around a coil bobbin to form the optical fiber coil 38 by the method shown in FIG. 2 or FIG. The optical fiber coil 38 is placed in an appropriate storage container 39, filled with a filling resin material 40, and surrounds the optical fiber coil 38. Thereafter, the filling resin material 40 is cured, and the winding state of the optical fiber coil 38 is set. Hold and fix. The optical fiber coil 38 may be held in a wound state by the filling resin material 40 in a state of being wound around the coil bobbin, or the coil bobbin may be removed and surrounded by the filling resin material 40. When the coil bobbin is removed, the winding tension changes and the twist slightly returns, but it is possible to maintain the winding state to some extent and fix it with the filling resin material 40.
[0033]
The filling resin material 40 is a high-viscosity jelly obtained by swelling a thermosetting or ultraviolet-curing silicone resin or a rubber such as butadiene or silicone with a solvent such as silicone or naphthene and adding other resins as necessary. Admixtures and the like can be used. The filling resin material 40 preferably has a viscosity before curing of 0.01 Pa · s to 0.6 Pa · s at room temperature so as to sufficiently penetrate into the gaps between the optical fiber coils. In addition, when the consistency after curing using a 1/4 cone according to JIS K 2220 is in the range of −20 ° C. or more and 70 ° C. or less, the temperature change is caused by using a resin filler of 5 or more and 200 or less. The optical fiber can be prevented from being applied with excessive stress even if it receives the stress, and can be used stably for a long period of time.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the polarization mode dispersion (PMD) caused by winding an optical fiber can be reduced, and the PMD value of an optical fiber shipped in a wound state is presented as a correct value. be able to. Further, by using the optical fiber coil for winding, an optical fiber coil having a low PMD value can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating the effect of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an optical fiber coil according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a conventional optical fiber drawing method.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a conventional optical fiber winding method.
[Explanation of symbols]
21: glass base material, 22: glass optical fiber, 23: drawing furnace, 24: cooling device, 25: resin coating device, 26: resin curing device, 27: optical fiber, 28: guide roller, 29: capstan Reference numeral 30, a dancer guide roller, 31 a dancer roller, 32 a take-up traverse roller, 33 a dancer arm, 34 a tension detector, 35 a tension control device, 36 a bobbin, 37 a lubricant applying device, 38 an optical fiber coil , 39 ... storage container, 40 ... filling resin material.
