JP2004264743A - 光ファイバおよび光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高次モードの光を外部に逃がし易い光ファイバおよび光ファイバの製造方法を提供する。
【解決手段】コア１１およびクラッド１２からなるガラスファイバ１３を紫外線硬化樹脂により被覆する際に、光ファイバ１０の長手方向で被覆１４の硬度を変化させる。硬度を変化させる方法としては、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して硬化させる際に、紫外線の照射量を変化させる。被覆１４に硬い部分１４ａと軟らかい部分１４ｂとを設けることにより、クラッドに与える応力を変化させ、この応力の変化により屈折率を変化させて、故意に軽度のマイクロベンド現象を作り出すことにより、高次モードの光を外に逃がして高次モードの光の伝播を防止する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバおよび光ファイバの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プリフォームを加熱・線引きして作製したガラスファイバに、紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線を照射して硬化させることにより被覆して光ファイバを製造することが行われており、紫外線硬化樹脂により被覆する技術が公開されている（例えば、特許文献１参照。）。
図４には光ファイバの被覆装置が示されている。この被覆装置１００は、内部に不活性ガスをパージし、外周に紫外線硬化樹脂が塗布されているガラスファイバ１１０を通すガラス管１０１と、このガラス管１０１の外側に設けられガラス管１０１内のガラスファイバ１１０に紫外線を照射する紫外線照射ランプ１０２等を備えている。
従って、線引きされ紫外線硬化樹脂が塗布されたガラスファイバ１１０をガラス管１０１に通し、外側から紫外線照射ランプ１０２により紫外線を照射して、紫外線硬化樹脂を均一に硬化させて被覆して光ファイバ１１０を製造する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−３１５８８６号公報（第３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、伝送すべき信号光である基底モードの光と共に高次モードの光がコア内に閉じ込められると、ノイズが生じる等の種々の不都合を生じるため、高次モードの光を外部へ逃がすことが望まれている。
【０００５】
例えば、近年、アクセス系の光化が進む中で、取り扱い性をよくするためや、狭い箇所に配線するために、光ファイバを小径で曲げたり巻いたりするケースが増加し、これに伴ってシングルモードファイバ（ＳＭＦ）の曲げ損失特性の向上が望まれている。曲げ損失特性を向上させる場合、伝播光をコアに閉じ込める力を強くするために、コアの比屈折率差を大きくすることが考えられる。しかしながら、この場合はカットオフ波長も同時に変化して長波長化してしまうため、伝送すべき信号光である基底モードの光は勿論、除去されるべき高次モードの光も同時に光ファイバ外へ抜けにくくなるという問題がある。なお、２２ｍでのケーブルカットオフ波長（λｃｃ）は、シングルモード動作を保証する波長を示すものであるため、シングルモードファイバでは１３１０ｎｍ帯の伝送帯域を下回る１２６０ｎｍに上限が規定されている。
【０００６】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高次モードの光を外部に逃がし易い光ファイバおよび光ファイバの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明にかかる光ファイバは、ガラスファイバと紫外線硬化樹脂の被覆とを含む光ファイバであって、光ファイバの長手方向で、被覆の硬度が変化していることを特徴としている。
【０００８】
このように構成された光ファイバにおいては、ガラスファイバを被覆する紫外線硬化樹脂の硬度を、光ファイバの長手方向で変化させることにより、紫外線硬化樹脂が硬化する際に収縮してガラスファイバに与える応力を変化させる。この応力の変化により屈折率を変化させ、故意に軽度のマイクロベンド現象を作り出すことにより、高次モードの光を外に逃がし易くして高次モードの光の伝播を防止する。
【０００９】
また、本発明にかかる光ファイバは、被覆の硬度の変化が、紫外線硬化樹脂に照射する紫外線の量を変化させることにより設けられていることを特徴としている。
【００１０】
ガラスファイバに塗布されて被覆となる紫外線硬化樹脂に照射される紫外線の量を変化させることにより、被覆の硬度を長手方向に変化させることができる。
【００１１】
また、本発明にかかる光ファイバは、被覆の外側に紫外線カット層を有することを特徴としている。
【００１２】
このように構成された光ファイバにおいては、照射される紫外線の量を変化させて紫外線硬化樹脂の硬度を変化させながら硬化させて被覆した後、被覆の外側に設けられた紫外線カット層が、被覆への紫外線をカットすることができる。したがって、樹脂被覆の硬度変化部は、紫外線がカットされ、長期間にわたり硬度の変化を維持することができる。
【００１３】
また、本発明にかかる光ファイバの製造方法は、ガラスファイバの外周に紫外線硬化樹脂を塗布する工程１と、前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照射し硬化させて被覆する工程２とを含む光ファイバの製造方法において、前記工程２で、紫外線の照射量を変化させて光ファイバの長手方向に前記被覆の硬度を変化させることを特徴としている。
【００１４】
このように構成された光ファイバの製造方法においては、ガラスファイバの外周に紫外線硬化樹脂を塗布し、この紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して硬化させる際に、紫外線の照射量を変化させることにより紫外線硬化樹脂の硬度を光ファイバの長手方向に沿って変化させる。この硬度の変化に伴うガラスファイバに対する応力の変化により屈折率を変化させ、故意に軽度のマイクロベンド現象を作り出して高次モードの光を外に逃がして高次モードの光の伝播を防止する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光ファイバおよび光ファイバの製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１（Ａ）および（Ｂ）は本発明に係る光ファイバの断面図および側面図、図２（Ａ）は紫外線照射装置の構成図、図２（Ｂ）は無端ベルトの正面図、図３は本発明に係る光ファイバの製造方法を実施する製造装置の構成図である。
【００１６】
図１に示すように、本発明に係る光ファイバ１０は、コア１１およびクラッド１２を有するガラスファイバ１３の外側に、紫外線硬化樹脂を塗布し、この紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して硬化させることにより被覆１４を形成したものである。この被覆１４は、光ファイバ１０の長手方向（図１（Ｂ）において左右方向）に沿って、硬度が変化している。硬度の変化のパターンは限られたものではなく、種々のパターンが考えられる。例えば、硬度が高い硬い部分１４ａと、この硬い部分１４ａと比較して硬度が低い軟らかい部分１４ｂとを交互に設けることができる。そのほか、ある一定のパターンで紫外線硬化樹脂の硬い領域と柔らかい領域を形成してもよい。さらに、ランダムに硬い領域と柔らかい領域を形成してもよい。なお、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して硬化し、被覆１４を形成した後に、さらに紫外線を受けて硬度が変化しないように、被覆１４の外側に、紫外線カット層１５を設けるのが望ましい。
【００１７】
被覆１４が硬い部分１４ａでは紫外線硬化樹脂の収縮が大きいため、クラッド１２に大きな応力（樹脂の収縮によりクラッドへの押し付け力が発生）が作用する。一方、被覆１４が軟らかい部分１４ｂでは紫外線硬化樹脂の収縮が少ないためクラッド１２に作用する応力が小さくなる。この被覆１４の硬度の変化に伴う応力の変化によりガラスファイバの屈折率を変化させ、故意に軽いマイクロベンド現象を生じさせて、高次モードが光ファイバ１０から外部に放出されやすくする。
【００１８】
被覆１４の硬度に変化をつける方法として、ガラスファイバ１３に塗布されている紫外線硬化樹脂に照射する紫外線の強度を変化させることができる。このように、強度を変化させて紫外線を照射する紫外線照射装置２０としては、図２（Ａ）に示すように、紫外線を照射する紫外線照射ランプ２１と紫外線硬化樹脂が塗布されたガラスファイバ１３との間に、環状の無端ベルト２２を回転走行可能に設けたものがある。図２（Ｂ）に示すように、無端ベルト２２には低透過率部である基部２２ａと高透過率部であるスリット２２ｂとが走行方向に複数個交互に設けられており、無端ベルト２２は図示省略のベルト走行機構により線引速度と等速にて回転走行する。
【００１９】
各部における紫外線透過率としては、例えば無端ベルト２２を透過率５０〜７０％の材質のフィルムで構成して基部２２ａとし、無端ベルト２２を切欠いて透過率１００％の高透過率部であるスリット２２ｂを設ける。無端ベルト２２は幅広に設けておき、スリット２２ｂを設けても無端ベルト２２としての強度を保持できるようにしておく。なお、好ましくは、基部２２ａの透過率を６０％とする。また、スリット２２ｂの割合としては、無端ベルト２２の長さ１ｍ当たりスリット２２ｂの合計長さが５０ｃｍ〜９０ｃｍとなるようにする。すなわち、スリット２２ｂと基部２２ａとの比は、５：５から９：１となるようにする。好ましくは、７：３とし、無端ベルト２２の長さ１ｍ当たりのスリット２２ｂの合計長さを７０ｃｍとする。
【００２０】
図３には、本発明に係る光ファイバの製造方法を実施するための光ファイバの製造装置３０の全体が示されている。光ファイバ母材３１が加熱炉３２の中に上下移動自在に保持されており、光ファイバ母材３１の下部を加熱して、溶融部３１ａからガラスファイバ１３を線引きする。加熱炉３２の下方には紫外線硬化樹脂塗布装置３３が設けられており、ガラスファイバ１３の外側に、被覆１４となる紫外線硬化樹脂を塗布する。紫外線硬化樹脂塗布装置３３の下方には前述した紫外線照射装置２０が設けられており、ガラスファイバ１３に塗布された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して硬化させて被覆１４を形成する。
【００２１】
図２に示すように、この紫外線照射装置２０では、無端ベルト２２が回転走行する。このとき、無端ベルト２２に設けられている低透過率部である基部２２ａと高透過率部であるスリット２２ｂとが、紫外線照射ランプ２１とガラスファイバ１３との間を交互に線引き方向へ通過する。従って、スリット２２ｂが紫外線照射ランプ２１の前を通過する際には、紫外線が１００％ガラスファイバ１３に照射されるので、ガラスファイバ１３に塗布されている紫外線硬化樹脂は硬く硬化する。一方、基部２２ａが紫外線照射ランプ２１の前を通過する際には、照射される紫外線の量が低減されるので、紫外線硬化樹脂は柔らかく硬化する。
【００２２】
なお、無端ベルト２２の回転周期を線引き速度と同期させるようにする。すなわち、紫外線照射装置２０は一定の長さをもっているため、光ファイバ１０が図２（Ａ）中矢印▲１▼方向へ線引きされる速度と、紫外線照射ランプ２１と光ファイバ１０との間の無端ベルト２２が矢印▲２▼方向へ走行速度とを一致させることにより、被覆１４に硬い部分１４ａと軟らかい部分１４ｂとを所定の紫外線透過率の差を維持して所定のピッチで設けることができる。
【００２３】
図３に戻って、紫外線照射装置２０の下方には紫外線カット層作成装置３４が設けられており、光ファイバ１０の被覆１４の外側に、紫外線を透過させない紫外線カット層１５を形成する。紫外線カット層１５が形成された光ファイバ１０は、ガイドローラ３５を介してキャプスタン装置３６により引き取られ、所定の張力を付与して、所定の強度を有しない不適切な光ファイバ１０を検出する。所定の強度を有する光ファイバ１０は、巻取りボビン３７に巻取られる。
【００２４】
【表１】

【００２５】
表１には、比屈折率差が通常より大きい光ファイバ母材から、従来より用いられている通常の製造装置により被覆を一定の硬度として製造した光ファイバと、前述した製造装置３０により被覆１４の硬度を変化させて製造した光ファイバ１０とを比較した結果が示されている。
【００２６】
すなわち、比屈折率差を大きくしたため、通常の製造方法によるとλｃｃが１２７０ｎｍとなり、規定値の１２６０ｎｍより大きくなって適当でない。一方、本発明にかかる光ファイバの製造方法により製造して被覆の硬度に変化をもたせると、カットオフ波長が約２０ｎｍ程度短くなって１２５３ｎｍとなり、規定値である１２６０ｎｍ以下となることがわかった。このため、比屈折率差を大きくしても高次モードの放出が可能であり、曲げ特性を向上させることができる。なお、この光ファイバ１０は、線引き速度５０ｍ／分とし、紫外線の照射パターンを、高透過率部分：低透過率部分が７：３とした。すなわち、被覆１４の硬い部分１４ａと軟らかい部分の比が７：３とした。
【００２７】
以上、前述した光ファイバおよび光ファイバの製造方法によれば、被覆１４となる紫外線硬化樹脂を硬化させる際に照射する紫外線の量を変化させることにより、容易に被覆１４に長手方向に沿って硬い部分１４ａと軟らかい部分１４ｂとを設けることができる。この被覆１４における硬度の変化によりクラッド１２に対する応力を変化させ、故意に軽度のマイクロベンド現象を生じさせて、高次モードの光を光ファイバ１０から外部に放出しやすくすることができる。
なお、本発明に係る光ファイバの製造方法を実施する製造装置３０では、紫外線照射ランプ２１の前に、スリット２２ｂが設けられた無端ベルト２２を走行自在に設けるだけでよいので、既存の設備から容易に改造することができる。
【００２８】
なお、本発明の光ファイバおよび光ファイバの製造方法は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。
例えば、前述した各実施形態では、紫外線照射ランプ２１と光ファイバ１０との間に走行自在に設けた無端ベルト２２に設けるスリット２２ｂの大きさおよびピッチにより、高透過率部分であるスリット２２ｂと低透過率部分である基部２２ａとの比率を決定したが、この他、紫外線照射ランプ２１の出力を制御することにより照射される紫外線の量を変化させて、被覆１４の硬度を変化させることも可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明にかかる光ファイバおよび光ファイバの製造方法によれば、ガラスファイバの外周に紫外線硬化樹脂を塗布し、この紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する際に、紫外線の照射量を変化させることにより紫外線硬化樹脂の硬度を光ファイバの長手方向に沿って変化させる。これにより、紫外線硬化樹脂が硬化する際の収縮力により光ファイバに作用する応力を光ファイバの長手方向に変化させ、光ファイバの屈折率差を生じさせて高次モードの光を外部へ逃がし易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明に係る光ファイバの実施形態を示す断面図であり、（Ｂ）は側面図である。
【図２】（Ａ）は紫外線照射装置の構成図、（Ｂ）は無端ベルトの正面図である。
【図３】本発明に係る光ファイバの製造方法を実施する製造装置の構成図である。
【図４】従来の光ファイバの被覆装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１０ 光ファイバ
１１ コア
１２ クラッド
１３ ガラスファイバ
１４ 被覆
１５ 紫外線カット層

Claims (4)

1. ガラスファイバと紫外線硬化樹脂の被覆とを含む光ファイバであって、
   前記光ファイバの長手方向で、前記被覆の硬度が変化していることを特徴とする光ファイバ。
2. 前記被覆の硬度の変化が、前記紫外線硬化樹脂に照射する紫外線の量を変化させることにより設けられていることを特徴とする請求項１に記載した光ファイバ。
3. 前記被覆の外側に紫外線カット層を有することを特徴とする請求項１または２に記載した光ファイバ。
4. ガラスファイバの外周に紫外線硬化樹脂を塗布する工程１と、前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照射し硬化させて被覆する工程２とを含む光ファイバの製造方法において、
   前記工程２で、前記紫外線の照射量を変化させて前記光ファイバの長手方向に前記被覆の硬度を変化させることを特徴とする光ファイバの製造方法。

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