JP2004210621A - 光ファイバの線引き方法及び光ファイバの線引き装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガスシールを確実にすることで、径が長手方向において均一な光ファイバを製造することができる光ファイバの線引き方法及び光ファイバの線引き装置を提供する。
【解決手段】本発明にかかる光ファイバの線引き方法は、線引炉11内に光ファイバ母材21を送り込み、線引炉11の上部開口部と光ファイバ母材21との隙間をシールガスにてシールしながら光ファイバ母材21を加熱して光ファイバ21aを線引きするとき、光ファイバ母材21の上端部の肩部21b近傍からガスを供給する。また、本発明にかかる光ファイバの線引き装置は、光牡ファイバ母材21を加熱する線引炉11と光ファイバ母材側へガスを供給する第1のガス供給手段14bと光ファイバ母材21の上端部の肩部21b近傍にガスを供給する第2のガス供給手段15とを備えている。
【選択図】 図1
【解決手段】本発明にかかる光ファイバの線引き方法は、線引炉11内に光ファイバ母材21を送り込み、線引炉11の上部開口部と光ファイバ母材21との隙間をシールガスにてシールしながら光ファイバ母材21を加熱して光ファイバ21aを線引きするとき、光ファイバ母材21の上端部の肩部21b近傍からガスを供給する。また、本発明にかかる光ファイバの線引き装置は、光牡ファイバ母材21を加熱する線引炉11と光ファイバ母材側へガスを供給する第1のガス供給手段14bと光ファイバ母材21の上端部の肩部21b近傍にガスを供給する第2のガス供給手段15とを備えている。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスシールを用いた光ファイバの線引き方法及び光ファイバの線引き装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
光ファイバは、石英等の材料で製造した光ファイバ母材を線引き装置の上部から供給し、線引炉において先端部を加熱溶融し、光ファイバ母材の先端から下方に引き出して細径化することにより製造されている。
ところで、線引炉では、炉心管や発熱体にカーボンが使用されることがあるため、炉内材質の酸化劣化を防止するために、炉内は不活性ガス雰囲気とする必要がある。そこで、線引炉の炉心管と母材の間には一定の隙間を設け、その隙間に不活性ガスを注入することで炉内の酸化を防止するガスシール構造がある(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
特許文献1では、絞り板内周のガスの吹き出し口と光ファイバ母材との隙間を小さくしてシール効果を高め、絞り板が滑動自在であって光ファイバ母材と接触しないようにしている。
【0004】
【特許文献1】
特開昭62−176938号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図8に示すように、従来の線引き炉100は、加熱炉111の上方に突設された上方筒部114からシールガスGを噴射しつつ、光ファイバ母材101またはダミー棒115と上方筒部114との間をシールガスGでガスシールしながら光ファイバ101aを線引きする構成である。ダミー棒115に融着される光ファイバ母材101の上端部分には、端になるほど径が小さくなる肩部101bが形成されている。肩部101bが炉心管113の内部に侵入すると伴に、上方筒部114と肩部101bとの距離が大きくなり、シールガスGの流速が小さくなる。すると、加熱炉内の上昇流が優位となり、光ファイバ母材101の外周面101cと炉心管113の内周面との間にシールガスGが流れ込みにくくなる。
このため、ガスシールが不完全な状態となって線引炉内に空気が流入することで、線引きされる光ファイバ101aの径寸法に変動を起こしてしまう点で改善の余地があった。
【0006】
この発明は、ガスシールを確実にすることで、径が長手方向において均一な光ファイバを製造することができる光ファイバの線引き方法及び光ファイバの線引き装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、線引炉内に光ファイバ母材を送り込み、線引炉の上部開口部と光ファイバ母材との隙間をシールガスにてシールしながら光ファイバ母材を加熱して光ファイバを線引きする方法であって、光ファイバ母材の上端部の肩部近傍からガスを供給することを特徴とする光ファイバの線引き方法によって達成される。
【0008】
上記の光ファイバの線引き方法によれば、光ファイバ母材の一端を支持する中空状の支持体の内部を通してガスを供給することが望ましい。または、光ファイバ母材の一端を支持する支持体とこの支持体を覆うように配された円筒部材との間からガスを供給することが望ましい。
このような構成において、円筒部材の替わりに、支持体の横に配管が設けられ、光ファイバ母材の上方に前記配管の開口があってもよい。
支持体とは、例えば、光ファイバ母材の一端と接合するダミー棒などである。
【0009】
上記の光ファイバの線引き方法によれば、線引炉に対する光ファイバ母材の相対位置に応じて供給するガスの量を調整することが望ましい。
【0010】
また、本発明の上記目的は、線引炉内に光ファイバ母材を送り込み、線引炉の上部開口部と光ファイバ母材との隙間をシールガスにてシールしながら光ファイバ母材を加熱して光ファイバを線引きする方法であって、光ファイバ母材とほぼ同じの外径を有する延長部材を、光ファイバ母材の上端部に配した状態で光ファイバ母材を線引きすることを特徴とする光ファイバの線引き方法によって達成される。
【0011】
上記の光ファイバの線引き方法によれば、延長部材と光ファイバ母材との隙間から光ファイバ母材の外周側に向けてガスを供給することが望ましい。
【0012】
上記の光ファイバの線引き方法によれば、延長部材の光ファイバ母材側の上方に形成された供給孔から光ファイバ母材の外周側に向けてガスを供給することが望ましい。
【0013】
また、本発明の上記目的は、光ファイバ母材を加熱して光ファイバを線引きする光ファイバの線引き装置であって、光ファイバ母材を加熱する線引炉と、線引炉の上部開口部と光ファイバ母材との隙間にシールガスを供給する第1のガス供給手段と、光ファイバ母材の上端部の肩部近傍にガスを供給する第2のガス供給手段とを備えたことを特徴とする光ファイバの線引き装置によって達成される。
【0014】
上記の光ファイバの線引き装置は、第2のガス供給手段が光ファイバ母材の上端部を支持する支持体であって、この支持体が内部にガスを通過可能な中空形状に形成されていることが望ましい。または、第2のガス供給手段は、光ファイバ母材の上端部を同軸上に支持する支持体とこの支持体を覆うように配される円筒部材とを備え、支持体と円筒部材との間にガスを通過せしめるように構成されていることが望ましい。
【0015】
上記の光ファイバの線引き装置は、円筒部材において光ファイバ母材の上端部近傍(肩部近傍)にガスの供給孔が設けられていることが望ましい。
【0016】
さらに、本発明の上記目的は、光ファイバ母材を加熱して光ファイバを線引きする光ファイバの線引き装置であって、光ファイバ母材を加熱する線引炉と、線引炉の上部開口部と光ファイバ母材との隙間にシールガスを供給するガス供給手段と、光ファイバ母材の外周とほぼ同じ外径を有し、光ファイバ母材の上端部に配置される延長部材を備えることを特徴とする光ファイバの線引き装置によって達成される。
【0017】
上記の光ファイバの線引き装置によれば、延長部材と光ファイバ母材とが隙間を介して設けられ、この隙間から光ファイバ母材の外周側に向けてガスが供給される構成であることが望ましい。
【0018】
上記の光ファイバの線引き装置によれば、延長部材の光ファイバ母材側の端部に供給孔が形成され、この供給孔から光ファイバ母材の外周側に向けてガスが供給される構成であることが望ましい。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる光ファイバの線引き方法及び線引き装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明にかかる光ファイバの線引き装置の第1の実施形態を示している。
図1に示すように、線引き装置10は、光ファイバ母材21を加熱して光ファイバ21aを線引きする円筒状の線引炉11を備えている。線引炉11は、内周面を構成する炉心管13と、炉心管13の外周側に接触又は接近するように配された発熱部12と、炉心管13及び発熱部12の外周側を覆うように設けられた断熱材16を有している。
線引炉11の下方には、炉心管13と同軸延長上に下方筒部17が設けられている。下方筒部17の下方端面には蓋部材18が取り付けられている。
【0020】
炉心管13の上部には、上方筒部14が設けられている。この上方筒部14は、炉心管13と略同一内径に形成されている。上方筒部14の上方端部にはガス供給口14bが設けられている。ガス供給口14bからアルゴン、窒素、ヘリウム等の不活性ガスからなるシールガスが炉心管13の内部に吹き込まれる。そして、線引炉11の上部開口部と光ファイバ母材21との隙間にシールガスが供給され、線引炉11のガスシールが施される。なお、ガス供給口14bから吹き出されるガスの流量としては、約20ないし40ml/sec程度が好ましい。
上方筒部14と炉心管13との境界部分には、炉心間13の周方向に間隔をあけて複数のガス供給口14cが設けられている。ガス供給口14cは、炉心管13と光ファイバ母材21との間を下方へ流れるガスを吹き込んでいる。
【0021】
線引き時には、図6に示すように、線引炉11の上部開口部から光ファイバ母材21がいずれか一方の端部を先端部として送り込まれる。ここで、光ファイバ母材21の他方の端部は、ダミー棒15に連結されている。ダミー棒15は、光ファイバ母材21を同軸上に支持する支持体である。光ファイバ母材21は、外径がほぼ一定な定常部21cと定常部21cの上方に形成された肩部21bとを有している。
【0022】
線引炉11の内部に送り込まれた光ファイバ母材21の先端部が発熱部12によって加熱溶融され、下方に引き出されて細径化されて光ファイバ21aとされる。光ファイバ21aは、図示しない巻取り装置等によって巻き取られる。
【0023】
図1に示すように、本実施形態において、支持体であるダミー棒15は、軸中心に貫通孔15aが形成されたパイプ状の中空部材である。ダミー棒15は、図示しないガス供給源から注入されたガスが、管通孔15aを通過することが可能な構造を有している。図示しないが、管通孔15aへガスを供給するガス供給源は、ガス供給口14bの図示しないガス供給源と共有してもよいし、別途に設けてもよい。
【0024】
ダミー棒15の、光ファイバ母材21と連結される箇所の近傍には、周方向に間隔をあけて複数の供給孔15bが形成されている。これら供給孔15bは、光ファイバ母材21の肩部21bの傾斜方向に沿うように斜め下方に向かって形成されている。供給孔15bを傾斜方向に沿うように斜め下方に向かって形成することで、供給孔15bから吹き出されるガスが光ファイバ母材21と線引炉11との間に流れ込みやすくなる。
【0025】
本実施形態の光ファイバの線引き装置は、光ファイバ母材21の肩部21bが線引炉内に入ってガス供給口14cに差しかかったときに第2のガス供給手段である供給口5bからガスを供給することが可能であり、線引炉のガスシールを確実に施すことができ、径が長手方向において均一な光ファイバを製造することができる。
【0026】
次に、上記実施形態の線引き装置10を引用して本発明にかかる光ファイバの線引き方法について説明する。
線引炉11の上方から光ファイバ母材21を送り込み、線引炉11において光ファイバ母材21の先端部を加熱溶融し、その先端から下方に引き出して細径化した光ファイバ21aを線引きする。このとき、線引炉11の上方筒部14に設けられたガス供給口14bから炉心管13の内部へシールガスを吹き出してガスシールを行う。
【0027】
線引開始からしばらくの間は図6に示すように、線引炉内へ吹き出されたシールガスは、光ファイバ母材21と炉心管13との間で上方へ流れる上昇流と下方に流れる下降流とに分かれる。ここで、上昇流が光ファイバ母材21と炉心管13の隙間から酸素が侵入するのを防止する。また、ガス供給口14cから下方へ流れるガスが供給され、下降流が、線引炉11の下部から出ることにより下方からの酸素の侵入を防止する。線引炉11の内部は外部雰囲気である大気圧に対して陽圧に保たれる。
【0028】
光ファイバ21aの線引きを引き続き行ない、図1に示すように、光ファイバ母材21の肩部21bが線引炉11内に進入したとき、ダミー棒15の上側から貫通孔15aにガス(例えば不活性ガス)を送り込む。すると、このガスが供給孔15bからダミー棒15の外側へ吹き出され、光ファイバ母材21の肩部21bに沿って流れる。なお、ガスとして窒素を使用するとシールの効果が大きい。
これにより、ガス供給口14bから吹き出されたシールガスとダミー棒15から吹き出されたガスが、十分な量で光ファイバ母材21の定常部21cと炉心管13との間の空間を介して下方へ送り込まれ、下降流となって線引炉11の下部へ向かって流れる。
【0029】
その後、図2に示すように、さらに光ファイバ21aの線引きが更に進んだ場合も、ダミー棒15の供給孔15bからシールガスが吹き出されるので、線引炉内のガスのうち十分な量のガスが下降流として線引炉11の下部へ向かって流れる。
【0030】
通常、光ファイバ21aの線引きが進み、光ファイバ母材21の肩部21bが線引炉11内に進入すると、ガス供給口14bから肩部21bが離れてしまうため、シールガスが線引炉11の下方へ流れにくくなる。しかし、上記実施形態の光ファイバの線引き方法によれば、光ファイバ母材21の肩部21bが線引炉11内に進入したとき、肩部21bの近傍にガスを供給する。このため、シールガスが線引炉11の下方へ流れて線引炉11を確実にガスシールを施すことができる。これにより、光ファイバ21aの径の変動を抑えることができ、常に安定した径にて光ファイバ21aを線引きすることができる。従って、径が長手方向において均一な光ファイバを製造することができる。
【0031】
なお、上記の例では、光ファイバ母材21の肩部21bが線引炉11内に進入した時点から、ダミー棒15の供給孔15bからガスを吹き出させたが、光ファイバ母材21の肩部21bが線引炉11内に進入する以前からガスを吹き出させておいても同様の効果を得ることができる。
【0032】
また、光ファイバ母材21の肩部21bの線引炉11内への進入にしたがって、これら線引炉11と光ファイバ母材21との相対位置に応じて、ダミー棒15によって供給されるガスの量を調整することが望ましい。こうすれば、光ファイバ母材21と炉心管13との間の空間容積の変化に従って、その空間にガスの量を調整することが可能であるので、ガスシールの密封性が向上する。従って、光ファイバ21aの径の変動をより一層確実に抑えることができる。
【0033】
なお、上記の例では、ガス供給口14bとは別に、ガスを供給するガス供給手段として中空のダミー棒を用いたが、光ファイバ母材と炉心管との間の空間が大きくなる箇所にガスを供給する構成は、上記の例に限定されない。
【0034】
第1の実施形態の線引き装置10において、第2のガス供給手段として、ダミー棒15を覆うように配された円筒部材を備え、ダミー棒15と円筒部材との間にガスを通過せしめるように構成してもよい。こうすれば、ダミー棒15を中空状に加工する必要がない。このとき、円筒部材の外径を光ファイバ母材21の外径とほぼ同じにすることが望ましい。また、線引き方法として、上記構成の線引き装置10を用いて、ダミー棒15と円筒部材との間からガスを供給することができる。
また、支持体の周面にガスを供給可能な配管を取り付けた構成とすることもできる。
【0035】
図3は、本発明にかかる光ファイバの線引き装置の第2の実施形態を示す。なお、以下に説明する実施形態において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。
図3に示すように、本実施形態の線引き装置30は、支持体であるダミー棒15を覆うように、光ファイバ母材21に対して軸方向に僅かに隙間をあけて円筒部材31を配設した構造を有している。円筒部材31は、光ファイバ母材とほぼ同じ外径を有するように形成されている。ここで、「ほぼ同じ」とは、完全に同じ、及び、線引炉内においてガスの流れがガスシールに影響を与えることがない程度の径寸法の差を含む意味である。
つまり、ダミー棒15の外周に円筒部材31を配した状態で線引炉内に光ファイバ母材21を進入させたとき、線引炉11と光ファイバ母材21との隙間と、線引炉11と円筒部材31との隙間がほぼ等しくなる。
【0036】
光ファイバ21aの線引き時には、上記実施形態と同様に、ガス供給口14bからガスが吹き出される。光ファイバ母材21の肩部21bが線引炉11の上部開口部に差しかかっても円筒部材31が配されているため、実質的に光ファイバ母材21の外径は長手方向に等しくなるので、線引炉内のガスは、上昇流及び下降流ととしてほぼ等しく分配される。
【0037】
本実施形態の線引き装置30は、光ファイバの線引き時に、光ファイバ母材に比して径の小さいダミー棒に円筒部材を配することで、両者の外径の相違に起因してガスシールが不完全になることを抑制することができる。従って、本実施形態にかかる光ファイバの線引き装置は、線引炉内にガスシールを確実に施すことができ、径が長手方向において均一な光ファイバを製造することができる。
【0038】
なお、本実施形態において、ダミー棒15と円筒部材31との間にガスを通過させ、円筒部材31と光ファイバ母材21とを隙間32を介して設けることで、この隙間32からガスが供給される構成とすることができる。こうすれば、ガス供給口14bから吹き出されるシールガスに加えてダミー棒側からもガスが供給されることで、一層確実にガスシールを施すことが可能である。
【0039】
次に、上記第2の実施形態の線引き装置30を用いて、本発明にかかる光ファイバの線引き方法を説明する。
図3に示すように、本実施形態の光ファイバの線引き方法は、線引炉内へガス供給口14bからシールガスを供給しつつ光ファイバ母材21を送り込むときに、光ファイバ母材21とほぼ同じ外径を有する円筒部材31を、支持体であるダミー棒15の外周を覆うように配した状態で光ファイバ母材を線引きするものである。
【0040】
上記の光ファイバ線引き方法によれば、線引炉内において上昇流及び下降流となるそれぞれのガスが偏ることなく生じるため、確実にガスシールを施すことができる。従って、径が長手方向において均一な光ファイバを製造することができる。
【0041】
上記の光ファイバ線引き方法において、円筒部材31と光ファイバ母材21との隙間32からガス供給口14bから吹き出されるシールガスとは別にガスを光ファイバ母材21の外周側に供給することが望ましい。こうすれば、より一層確実にガスシールを施すことができる。
【0042】
図4は、本発明にかかる光ファイバの線引き装置の第3の実施形態を示す。
図4に示すように、本実施形態の線引き装置40において、円筒部材41が光ファイバ母材21の肩部21bの上部に当接するように配されている。また、円筒部材41には、光ファイバ母材21側の端部近傍に、周方向に間隔をあけて複数の供給孔42が形成されている。上記実施形態の同様に、円筒部材41は、その外径が光ファイバ母材21の外径をほぼ同じになるように形成されていることが望ましい。
【0043】
複数の供給孔は、ダミー棒の周方向に対して等間隔に形成されていることが望ましい。こうすれば、ダミー棒の内部を通過するガスを外周側の周方向において均等に吹き出させることができる。
また、このような構成において、供給孔42とは別に、又は、供給孔42に加えて、ガスを肩部21bの近傍に供給する供給口を設けてもよい。
【0044】
円筒部材41は、その内部に上部からガスを供給することにより、円筒部材41の下端部近傍に形成された供給孔42から外周側へガスを肩部21bの近傍に供給することができる。
【0045】
本実施形態の線引き装置40によれば、光ファイバの線引き時に、ダミー棒と光ファイバ母材との外径の相違に起因してガスシールが不完全になることを抑制するとともに、供給口からガスを供給している。従って、本実施形態にかかる光ファイバの線引き装置は、線引炉内にガスシールをより一層確実に施すことができる。
【0046】
第4の実施形態において、支持体と円筒部材とを1つの延長部材としてもよい。具体的には、ダミー棒15及び円筒部材41を設ける代わりに、ファイバ母材21の上方端部を支持しつつ、上記の円筒部材41とほぼ同じ外径を有する延長部材を設ける構成とすることができる。このとき、延長部材は、内部に1つ又は複数のガス連通路を形成し、下端に光ファイバ母材を取り付けて保持させつつ、ガス連通路を介して肩部近傍にガスを供給する構成とすることができる。
【0047】
次に、図1に示すような第2のガス供給手段を備えた線引き装置と、第2のガス供給手段を備えていない従来の線引き装置とを用いて、それぞれ光ファイバを線引きした場合の光ファイバの径の変動を比較する試験を行った。本試験において、第1のガス供給手段であるガス供給口14bから吹き出されるシールガスの流量を30ml/secとし、そのシールガスとして窒素(N2)を用いた。また、第2のガス供給手段である供給孔15bからのガスの流量を30ml/secとし、そのシールガスとして窒素(N2)を用いた。光ファイバ母材21の外径を70mmとし、炉心管13の内径を85mmとした。ダミー棒15の外径を40mmとし、ダミー棒15の貫通孔15aの内径を20mmとし、供給孔15bは直径2.0mmでダミー棒15の周方向に8個形成した。試験の結果を図5に示す。
【0048】
図5は、縦軸が光ファイバの径(単位はμm)で、横軸が光ファイバの長手方向位置を示す距離(単位はkm)であるグラフである。ここで、線引き開始後、良品が得られるようになった点を0kmとしている。この時点では、光ファイバ母材の肩部は線引き装置に入っていない。また、本図において、L1は、第2のガス供給手段を備えた線引き装置を用いて光ファイバの線引きを行った場合の結果を示している。L2は、第2のガス供給手段を備えていない線引き装置を用いて光ファイバの線引きを行った場合の結果を示している。
【0049】
図5に示すように、第2のガス供給手段を備えていない線引き装置の場合は、線引きする光ファイバのファイバ距離が長くなり、肩部が炉上蓋(図1の14b参照)を過ぎた時点より径の変動が大きくなった。第2のガス供給手段を備えた、本発明にかかる線引き装置の場合は、ファイバ距離が長くなっても径の変動が抑えられて常に安定した光ファイバを線引きすることができることがわかった。
【0050】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良などが可能である。
例えば、図7に示すように、第1の実施形態のダミー棒15の外周側に、供給孔15bに対して角度調整可能に取り付けられた弁部71を設けることができる。例えば、噴出口が複数ある場合はそれぞれの噴出口の上部に板材を取り付けるとよい。こうすれば、線引が進むとともに光ファイバ母材21の肩部21bの傾斜が変化するのに応じて弁部71の角度を調整することで供給孔15bから吹き出されるガスの向きを肩部21bの傾斜面の面方向に合わせることができる。このため、ガスが定常部21cと炉心管13との間により一層安定して流れ込むようにすることができる。
【0051】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ガスシールを確実にすることで、径が長手方向において均一な光ファイバを製造することができる光ファイバの線引き方法及び光ファイバの線引き装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる光ファイバの線引き装置の第1実施形態を説明する図である。
【図2】図1において、光ファイバ母材を線引炉に更に進入させた状態を示す図である。
【図3】本発明にかかる光ファイバの線引き装置の第2の実施形態を示す断面図である。
【図4】本発明にかかる光ファイバの線引き装置の第3の実施形態を示す断面図である。
【図5】本発明の光ファイバの線引き方法と従来の光ファイバの線引き方法との比較結果を示すグラフ図である。
【図6】開始からしばらくの間の、光ファイバ母材からの光ファイバの線引きを説明する図である。
【図7】ダミー棒の供給孔に弁部を設けた構成を説明する図である。
【図8】従来の線引き装置を用いて、光ファイバ母材からの光ファイバの線引きを説明する図である。
【符号の説明】
10、30、40 線引き装置
11 線引炉
15 ダミー棒(支持体)
15a 貫通孔
15b 供給孔
21 光ファイバ母材
21a 光ファイバ
21b (光ファイバの)肩部
31、41 円筒部材
42 供給孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスシールを用いた光ファイバの線引き方法及び光ファイバの線引き装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
光ファイバは、石英等の材料で製造した光ファイバ母材を線引き装置の上部から供給し、線引炉において先端部を加熱溶融し、光ファイバ母材の先端から下方に引き出して細径化することにより製造されている。
ところで、線引炉では、炉心管や発熱体にカーボンが使用されることがあるため、炉内材質の酸化劣化を防止するために、炉内は不活性ガス雰囲気とする必要がある。そこで、線引炉の炉心管と母材の間には一定の隙間を設け、その隙間に不活性ガスを注入することで炉内の酸化を防止するガスシール構造がある(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
特許文献1では、絞り板内周のガスの吹き出し口と光ファイバ母材との隙間を小さくしてシール効果を高め、絞り板が滑動自在であって光ファイバ母材と接触しないようにしている。
【0004】
【特許文献1】
特開昭62−176938号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図8に示すように、従来の線引き炉100は、加熱炉111の上方に突設された上方筒部114からシールガスGを噴射しつつ、光ファイバ母材101またはダミー棒115と上方筒部114との間をシールガスGでガスシールしながら光ファイバ101aを線引きする構成である。ダミー棒115に融着される光ファイバ母材101の上端部分には、端になるほど径が小さくなる肩部101bが形成されている。肩部101bが炉心管113の内部に侵入すると伴に、上方筒部114と肩部101bとの距離が大きくなり、シールガスGの流速が小さくなる。すると、加熱炉内の上昇流が優位となり、光ファイバ母材101の外周面101cと炉心管113の内周面との間にシールガスGが流れ込みにくくなる。
このため、ガスシールが不完全な状態となって線引炉内に空気が流入することで、線引きされる光ファイバ101aの径寸法に変動を起こしてしまう点で改善の余地があった。
【0006】
この発明は、ガスシールを確実にすることで、径が長手方向において均一な光ファイバを製造することができる光ファイバの線引き方法及び光ファイバの線引き装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、線引炉内に光ファイバ母材を送り込み、線引炉の上部開口部と光ファイバ母材との隙間をシールガスにてシールしながら光ファイバ母材を加熱して光ファイバを線引きする方法であって、光ファイバ母材の上端部の肩部近傍からガスを供給することを特徴とする光ファイバの線引き方法によって達成される。
【0008】
上記の光ファイバの線引き方法によれば、光ファイバ母材の一端を支持する中空状の支持体の内部を通してガスを供給することが望ましい。または、光ファイバ母材の一端を支持する支持体とこの支持体を覆うように配された円筒部材との間からガスを供給することが望ましい。
このような構成において、円筒部材の替わりに、支持体の横に配管が設けられ、光ファイバ母材の上方に前記配管の開口があってもよい。
支持体とは、例えば、光ファイバ母材の一端と接合するダミー棒などである。
【0009】
上記の光ファイバの線引き方法によれば、線引炉に対する光ファイバ母材の相対位置に応じて供給するガスの量を調整することが望ましい。
【0010】
また、本発明の上記目的は、線引炉内に光ファイバ母材を送り込み、線引炉の上部開口部と光ファイバ母材との隙間をシールガスにてシールしながら光ファイバ母材を加熱して光ファイバを線引きする方法であって、光ファイバ母材とほぼ同じの外径を有する延長部材を、光ファイバ母材の上端部に配した状態で光ファイバ母材を線引きすることを特徴とする光ファイバの線引き方法によって達成される。
【0011】
上記の光ファイバの線引き方法によれば、延長部材と光ファイバ母材との隙間から光ファイバ母材の外周側に向けてガスを供給することが望ましい。
【0012】
上記の光ファイバの線引き方法によれば、延長部材の光ファイバ母材側の上方に形成された供給孔から光ファイバ母材の外周側に向けてガスを供給することが望ましい。
【0013】
また、本発明の上記目的は、光ファイバ母材を加熱して光ファイバを線引きする光ファイバの線引き装置であって、光ファイバ母材を加熱する線引炉と、線引炉の上部開口部と光ファイバ母材との隙間にシールガスを供給する第1のガス供給手段と、光ファイバ母材の上端部の肩部近傍にガスを供給する第2のガス供給手段とを備えたことを特徴とする光ファイバの線引き装置によって達成される。
【0014】
上記の光ファイバの線引き装置は、第2のガス供給手段が光ファイバ母材の上端部を支持する支持体であって、この支持体が内部にガスを通過可能な中空形状に形成されていることが望ましい。または、第2のガス供給手段は、光ファイバ母材の上端部を同軸上に支持する支持体とこの支持体を覆うように配される円筒部材とを備え、支持体と円筒部材との間にガスを通過せしめるように構成されていることが望ましい。
【0015】
上記の光ファイバの線引き装置は、円筒部材において光ファイバ母材の上端部近傍(肩部近傍)にガスの供給孔が設けられていることが望ましい。
【0016】
さらに、本発明の上記目的は、光ファイバ母材を加熱して光ファイバを線引きする光ファイバの線引き装置であって、光ファイバ母材を加熱する線引炉と、線引炉の上部開口部と光ファイバ母材との隙間にシールガスを供給するガス供給手段と、光ファイバ母材の外周とほぼ同じ外径を有し、光ファイバ母材の上端部に配置される延長部材を備えることを特徴とする光ファイバの線引き装置によって達成される。
【0017】
上記の光ファイバの線引き装置によれば、延長部材と光ファイバ母材とが隙間を介して設けられ、この隙間から光ファイバ母材の外周側に向けてガスが供給される構成であることが望ましい。
【0018】
上記の光ファイバの線引き装置によれば、延長部材の光ファイバ母材側の端部に供給孔が形成され、この供給孔から光ファイバ母材の外周側に向けてガスが供給される構成であることが望ましい。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる光ファイバの線引き方法及び線引き装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明にかかる光ファイバの線引き装置の第1の実施形態を示している。
図1に示すように、線引き装置10は、光ファイバ母材21を加熱して光ファイバ21aを線引きする円筒状の線引炉11を備えている。線引炉11は、内周面を構成する炉心管13と、炉心管13の外周側に接触又は接近するように配された発熱部12と、炉心管13及び発熱部12の外周側を覆うように設けられた断熱材16を有している。
線引炉11の下方には、炉心管13と同軸延長上に下方筒部17が設けられている。下方筒部17の下方端面には蓋部材18が取り付けられている。
【0020】
炉心管13の上部には、上方筒部14が設けられている。この上方筒部14は、炉心管13と略同一内径に形成されている。上方筒部14の上方端部にはガス供給口14bが設けられている。ガス供給口14bからアルゴン、窒素、ヘリウム等の不活性ガスからなるシールガスが炉心管13の内部に吹き込まれる。そして、線引炉11の上部開口部と光ファイバ母材21との隙間にシールガスが供給され、線引炉11のガスシールが施される。なお、ガス供給口14bから吹き出されるガスの流量としては、約20ないし40ml/sec程度が好ましい。
上方筒部14と炉心管13との境界部分には、炉心間13の周方向に間隔をあけて複数のガス供給口14cが設けられている。ガス供給口14cは、炉心管13と光ファイバ母材21との間を下方へ流れるガスを吹き込んでいる。
【0021】
線引き時には、図6に示すように、線引炉11の上部開口部から光ファイバ母材21がいずれか一方の端部を先端部として送り込まれる。ここで、光ファイバ母材21の他方の端部は、ダミー棒15に連結されている。ダミー棒15は、光ファイバ母材21を同軸上に支持する支持体である。光ファイバ母材21は、外径がほぼ一定な定常部21cと定常部21cの上方に形成された肩部21bとを有している。
【0022】
線引炉11の内部に送り込まれた光ファイバ母材21の先端部が発熱部12によって加熱溶融され、下方に引き出されて細径化されて光ファイバ21aとされる。光ファイバ21aは、図示しない巻取り装置等によって巻き取られる。
【0023】
図1に示すように、本実施形態において、支持体であるダミー棒15は、軸中心に貫通孔15aが形成されたパイプ状の中空部材である。ダミー棒15は、図示しないガス供給源から注入されたガスが、管通孔15aを通過することが可能な構造を有している。図示しないが、管通孔15aへガスを供給するガス供給源は、ガス供給口14bの図示しないガス供給源と共有してもよいし、別途に設けてもよい。
【0024】
ダミー棒15の、光ファイバ母材21と連結される箇所の近傍には、周方向に間隔をあけて複数の供給孔15bが形成されている。これら供給孔15bは、光ファイバ母材21の肩部21bの傾斜方向に沿うように斜め下方に向かって形成されている。供給孔15bを傾斜方向に沿うように斜め下方に向かって形成することで、供給孔15bから吹き出されるガスが光ファイバ母材21と線引炉11との間に流れ込みやすくなる。
【0025】
本実施形態の光ファイバの線引き装置は、光ファイバ母材21の肩部21bが線引炉内に入ってガス供給口14cに差しかかったときに第2のガス供給手段である供給口5bからガスを供給することが可能であり、線引炉のガスシールを確実に施すことができ、径が長手方向において均一な光ファイバを製造することができる。
【0026】
次に、上記実施形態の線引き装置10を引用して本発明にかかる光ファイバの線引き方法について説明する。
線引炉11の上方から光ファイバ母材21を送り込み、線引炉11において光ファイバ母材21の先端部を加熱溶融し、その先端から下方に引き出して細径化した光ファイバ21aを線引きする。このとき、線引炉11の上方筒部14に設けられたガス供給口14bから炉心管13の内部へシールガスを吹き出してガスシールを行う。
【0027】
線引開始からしばらくの間は図6に示すように、線引炉内へ吹き出されたシールガスは、光ファイバ母材21と炉心管13との間で上方へ流れる上昇流と下方に流れる下降流とに分かれる。ここで、上昇流が光ファイバ母材21と炉心管13の隙間から酸素が侵入するのを防止する。また、ガス供給口14cから下方へ流れるガスが供給され、下降流が、線引炉11の下部から出ることにより下方からの酸素の侵入を防止する。線引炉11の内部は外部雰囲気である大気圧に対して陽圧に保たれる。
【0028】
光ファイバ21aの線引きを引き続き行ない、図1に示すように、光ファイバ母材21の肩部21bが線引炉11内に進入したとき、ダミー棒15の上側から貫通孔15aにガス(例えば不活性ガス)を送り込む。すると、このガスが供給孔15bからダミー棒15の外側へ吹き出され、光ファイバ母材21の肩部21bに沿って流れる。なお、ガスとして窒素を使用するとシールの効果が大きい。
これにより、ガス供給口14bから吹き出されたシールガスとダミー棒15から吹き出されたガスが、十分な量で光ファイバ母材21の定常部21cと炉心管13との間の空間を介して下方へ送り込まれ、下降流となって線引炉11の下部へ向かって流れる。
【0029】
その後、図2に示すように、さらに光ファイバ21aの線引きが更に進んだ場合も、ダミー棒15の供給孔15bからシールガスが吹き出されるので、線引炉内のガスのうち十分な量のガスが下降流として線引炉11の下部へ向かって流れる。
【0030】
通常、光ファイバ21aの線引きが進み、光ファイバ母材21の肩部21bが線引炉11内に進入すると、ガス供給口14bから肩部21bが離れてしまうため、シールガスが線引炉11の下方へ流れにくくなる。しかし、上記実施形態の光ファイバの線引き方法によれば、光ファイバ母材21の肩部21bが線引炉11内に進入したとき、肩部21bの近傍にガスを供給する。このため、シールガスが線引炉11の下方へ流れて線引炉11を確実にガスシールを施すことができる。これにより、光ファイバ21aの径の変動を抑えることができ、常に安定した径にて光ファイバ21aを線引きすることができる。従って、径が長手方向において均一な光ファイバを製造することができる。
【0031】
なお、上記の例では、光ファイバ母材21の肩部21bが線引炉11内に進入した時点から、ダミー棒15の供給孔15bからガスを吹き出させたが、光ファイバ母材21の肩部21bが線引炉11内に進入する以前からガスを吹き出させておいても同様の効果を得ることができる。
【0032】
また、光ファイバ母材21の肩部21bの線引炉11内への進入にしたがって、これら線引炉11と光ファイバ母材21との相対位置に応じて、ダミー棒15によって供給されるガスの量を調整することが望ましい。こうすれば、光ファイバ母材21と炉心管13との間の空間容積の変化に従って、その空間にガスの量を調整することが可能であるので、ガスシールの密封性が向上する。従って、光ファイバ21aの径の変動をより一層確実に抑えることができる。
【0033】
なお、上記の例では、ガス供給口14bとは別に、ガスを供給するガス供給手段として中空のダミー棒を用いたが、光ファイバ母材と炉心管との間の空間が大きくなる箇所にガスを供給する構成は、上記の例に限定されない。
【0034】
第1の実施形態の線引き装置10において、第2のガス供給手段として、ダミー棒15を覆うように配された円筒部材を備え、ダミー棒15と円筒部材との間にガスを通過せしめるように構成してもよい。こうすれば、ダミー棒15を中空状に加工する必要がない。このとき、円筒部材の外径を光ファイバ母材21の外径とほぼ同じにすることが望ましい。また、線引き方法として、上記構成の線引き装置10を用いて、ダミー棒15と円筒部材との間からガスを供給することができる。
また、支持体の周面にガスを供給可能な配管を取り付けた構成とすることもできる。
【0035】
図3は、本発明にかかる光ファイバの線引き装置の第2の実施形態を示す。なお、以下に説明する実施形態において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。
図3に示すように、本実施形態の線引き装置30は、支持体であるダミー棒15を覆うように、光ファイバ母材21に対して軸方向に僅かに隙間をあけて円筒部材31を配設した構造を有している。円筒部材31は、光ファイバ母材とほぼ同じ外径を有するように形成されている。ここで、「ほぼ同じ」とは、完全に同じ、及び、線引炉内においてガスの流れがガスシールに影響を与えることがない程度の径寸法の差を含む意味である。
つまり、ダミー棒15の外周に円筒部材31を配した状態で線引炉内に光ファイバ母材21を進入させたとき、線引炉11と光ファイバ母材21との隙間と、線引炉11と円筒部材31との隙間がほぼ等しくなる。
【0036】
光ファイバ21aの線引き時には、上記実施形態と同様に、ガス供給口14bからガスが吹き出される。光ファイバ母材21の肩部21bが線引炉11の上部開口部に差しかかっても円筒部材31が配されているため、実質的に光ファイバ母材21の外径は長手方向に等しくなるので、線引炉内のガスは、上昇流及び下降流ととしてほぼ等しく分配される。
【0037】
本実施形態の線引き装置30は、光ファイバの線引き時に、光ファイバ母材に比して径の小さいダミー棒に円筒部材を配することで、両者の外径の相違に起因してガスシールが不完全になることを抑制することができる。従って、本実施形態にかかる光ファイバの線引き装置は、線引炉内にガスシールを確実に施すことができ、径が長手方向において均一な光ファイバを製造することができる。
【0038】
なお、本実施形態において、ダミー棒15と円筒部材31との間にガスを通過させ、円筒部材31と光ファイバ母材21とを隙間32を介して設けることで、この隙間32からガスが供給される構成とすることができる。こうすれば、ガス供給口14bから吹き出されるシールガスに加えてダミー棒側からもガスが供給されることで、一層確実にガスシールを施すことが可能である。
【0039】
次に、上記第2の実施形態の線引き装置30を用いて、本発明にかかる光ファイバの線引き方法を説明する。
図3に示すように、本実施形態の光ファイバの線引き方法は、線引炉内へガス供給口14bからシールガスを供給しつつ光ファイバ母材21を送り込むときに、光ファイバ母材21とほぼ同じ外径を有する円筒部材31を、支持体であるダミー棒15の外周を覆うように配した状態で光ファイバ母材を線引きするものである。
【0040】
上記の光ファイバ線引き方法によれば、線引炉内において上昇流及び下降流となるそれぞれのガスが偏ることなく生じるため、確実にガスシールを施すことができる。従って、径が長手方向において均一な光ファイバを製造することができる。
【0041】
上記の光ファイバ線引き方法において、円筒部材31と光ファイバ母材21との隙間32からガス供給口14bから吹き出されるシールガスとは別にガスを光ファイバ母材21の外周側に供給することが望ましい。こうすれば、より一層確実にガスシールを施すことができる。
【0042】
図4は、本発明にかかる光ファイバの線引き装置の第3の実施形態を示す。
図4に示すように、本実施形態の線引き装置40において、円筒部材41が光ファイバ母材21の肩部21bの上部に当接するように配されている。また、円筒部材41には、光ファイバ母材21側の端部近傍に、周方向に間隔をあけて複数の供給孔42が形成されている。上記実施形態の同様に、円筒部材41は、その外径が光ファイバ母材21の外径をほぼ同じになるように形成されていることが望ましい。
【0043】
複数の供給孔は、ダミー棒の周方向に対して等間隔に形成されていることが望ましい。こうすれば、ダミー棒の内部を通過するガスを外周側の周方向において均等に吹き出させることができる。
また、このような構成において、供給孔42とは別に、又は、供給孔42に加えて、ガスを肩部21bの近傍に供給する供給口を設けてもよい。
【0044】
円筒部材41は、その内部に上部からガスを供給することにより、円筒部材41の下端部近傍に形成された供給孔42から外周側へガスを肩部21bの近傍に供給することができる。
【0045】
本実施形態の線引き装置40によれば、光ファイバの線引き時に、ダミー棒と光ファイバ母材との外径の相違に起因してガスシールが不完全になることを抑制するとともに、供給口からガスを供給している。従って、本実施形態にかかる光ファイバの線引き装置は、線引炉内にガスシールをより一層確実に施すことができる。
【0046】
第4の実施形態において、支持体と円筒部材とを1つの延長部材としてもよい。具体的には、ダミー棒15及び円筒部材41を設ける代わりに、ファイバ母材21の上方端部を支持しつつ、上記の円筒部材41とほぼ同じ外径を有する延長部材を設ける構成とすることができる。このとき、延長部材は、内部に1つ又は複数のガス連通路を形成し、下端に光ファイバ母材を取り付けて保持させつつ、ガス連通路を介して肩部近傍にガスを供給する構成とすることができる。
【0047】
次に、図1に示すような第2のガス供給手段を備えた線引き装置と、第2のガス供給手段を備えていない従来の線引き装置とを用いて、それぞれ光ファイバを線引きした場合の光ファイバの径の変動を比較する試験を行った。本試験において、第1のガス供給手段であるガス供給口14bから吹き出されるシールガスの流量を30ml/secとし、そのシールガスとして窒素(N2)を用いた。また、第2のガス供給手段である供給孔15bからのガスの流量を30ml/secとし、そのシールガスとして窒素(N2)を用いた。光ファイバ母材21の外径を70mmとし、炉心管13の内径を85mmとした。ダミー棒15の外径を40mmとし、ダミー棒15の貫通孔15aの内径を20mmとし、供給孔15bは直径2.0mmでダミー棒15の周方向に8個形成した。試験の結果を図5に示す。
【0048】
図5は、縦軸が光ファイバの径(単位はμm)で、横軸が光ファイバの長手方向位置を示す距離(単位はkm)であるグラフである。ここで、線引き開始後、良品が得られるようになった点を0kmとしている。この時点では、光ファイバ母材の肩部は線引き装置に入っていない。また、本図において、L1は、第2のガス供給手段を備えた線引き装置を用いて光ファイバの線引きを行った場合の結果を示している。L2は、第2のガス供給手段を備えていない線引き装置を用いて光ファイバの線引きを行った場合の結果を示している。
【0049】
図5に示すように、第2のガス供給手段を備えていない線引き装置の場合は、線引きする光ファイバのファイバ距離が長くなり、肩部が炉上蓋(図1の14b参照)を過ぎた時点より径の変動が大きくなった。第2のガス供給手段を備えた、本発明にかかる線引き装置の場合は、ファイバ距離が長くなっても径の変動が抑えられて常に安定した光ファイバを線引きすることができることがわかった。
【0050】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良などが可能である。
例えば、図7に示すように、第1の実施形態のダミー棒15の外周側に、供給孔15bに対して角度調整可能に取り付けられた弁部71を設けることができる。例えば、噴出口が複数ある場合はそれぞれの噴出口の上部に板材を取り付けるとよい。こうすれば、線引が進むとともに光ファイバ母材21の肩部21bの傾斜が変化するのに応じて弁部71の角度を調整することで供給孔15bから吹き出されるガスの向きを肩部21bの傾斜面の面方向に合わせることができる。このため、ガスが定常部21cと炉心管13との間により一層安定して流れ込むようにすることができる。
【0051】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ガスシールを確実にすることで、径が長手方向において均一な光ファイバを製造することができる光ファイバの線引き方法及び光ファイバの線引き装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる光ファイバの線引き装置の第1実施形態を説明する図である。
【図2】図1において、光ファイバ母材を線引炉に更に進入させた状態を示す図である。
【図3】本発明にかかる光ファイバの線引き装置の第2の実施形態を示す断面図である。
【図4】本発明にかかる光ファイバの線引き装置の第3の実施形態を示す断面図である。
【図5】本発明の光ファイバの線引き方法と従来の光ファイバの線引き方法との比較結果を示すグラフ図である。
【図6】開始からしばらくの間の、光ファイバ母材からの光ファイバの線引きを説明する図である。
【図7】ダミー棒の供給孔に弁部を設けた構成を説明する図である。
【図8】従来の線引き装置を用いて、光ファイバ母材からの光ファイバの線引きを説明する図である。
【符号の説明】
10、30、40 線引き装置
11 線引炉
15 ダミー棒(支持体)
15a 貫通孔
15b 供給孔
21 光ファイバ母材
21a 光ファイバ
21b (光ファイバの)肩部
31、41 円筒部材
42 供給孔
Claims (4)
- 線引炉内に光ファイバ母材を送り込み、線引炉の上部開口部と前記光ファイバ母材との隙間をシールガスにてシールしながら該光ファイバ母材を加熱して光ファイバを線引きする方法であって、
前記光ファイバ母材の上端部の肩部近傍からガスを供給することを特徴とする光ファイバの線引き方法。 - 線引炉内に光ファイバ母材を送り込み、線引炉の上部開口部と前記光ファイバ母材との隙間をシールガスにてシールしながら該光ファイバ母材を加熱して光ファイバを線引きする方法であって、
前記光ファイバ母材とほぼ同じ外径を有する延長部材を、前記光ファイバ母材の上端部に配した状態で光ファイバ母材を線引きすることを特徴とする光ファイバの線引き方法。 - 光ファイバ母材を加熱して光ファイバを線引きする光ファイバの線引き装置であって、
前記光ファイバ母材を加熱する線引炉と、
前記線引炉の上部開口部と前記光ファイバ母材との隙間にシールガスを供給する第1のガス供給手段と、
前記光ファイバ母材の上端部の肩部近傍にガスを供給する第2のガス供給手段とを備えたことを特徴とする光ファイバの線引き装置。 - 光ファイバ母材を加熱して光ファイバを線引きする光ファイバの線引き装置であって、
前記光ファイバ母材を加熱する線引炉と、
前記線引炉の上部開口部と前記光ファイバ母材との隙間にシールガスを供給するガス供給手段と、
前記光ファイバ母材の外周とほぼ同じ外径を有し、前記光ファイバ母材の上端部に配置される延長部材を備えることを特徴とする光ファイバの線引き装置。
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2003
- 2003-01-08 JP JP2003002174A patent/JP2004210621A/ja active Pending
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