JP2006111461A - Method for manufacturing optical fiber - Google Patents

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盛輝 大原
Hiroyuki Okawa
博之 大川
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武史 廣瀬
Yasushi Fukazawa
寧司 深澤
Naoki Sugimoto
直樹 杉本
Katsuhiro Ochiai
克弘 落合
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an optical fiber capable of manufacturing optical fibers with a small transmission loss and high mechanical strength. <P>SOLUTION: The method for manufacturing an optical fiber comprises feeding a preform 11 with ≤1,000°C crystallization temperature Tx into a fiber drawing furnace 12 to draw the optical fiber 13, wherein, the peak temperature of the fiber drawing furnace 12 is ≤(Tx+55)°C, and the residence time of the preform 11 in a temperature zone in the fiber drawing furnace where the difference of temperature from the peak temperature is within 30°C is ≤15 min. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は光ファイバの製造方法に関する。   The present invention relates to an optical fiber manufacturing method.

プリフォームを加熱軟化させながら線引きして得られた光ファイバの伝播ロス、機械的強度等は、光ファイバ中に残留した歪や傷などの欠陥に影響される。そこで、従来から、光ファイバ中に残留する欠陥を除去するために、線引炉の上部にアニール用ヒータを設けてプリフォームから歪や傷を除去する方法(例えば、特許文献1参照。)や、軟化温度以上に加熱されるプリフォーム長さと線引き速度との関係が所定の条件を満足するように線引きする方法(例えば、特許文献2参照。)や、プリフォームの直径と線引炉の長さとの関係が所定の条件を満足するように線引きする方法(例えば特許文献3参照)等が知られている。
特開平4−198036号公報 特公平8−9490号公報 特開2002−249334号公報
Propagation loss, mechanical strength, etc. of the optical fiber obtained by drawing the preform while heating and softening are affected by defects such as strain and scratches remaining in the optical fiber. Therefore, conventionally, in order to remove defects remaining in the optical fiber, a method for removing distortion and scratches from the preform by providing an annealing heater above the drawing furnace (see, for example, Patent Document 1) or the like. A method of drawing such that the relationship between the length of the preform heated to the softening temperature or higher and the drawing speed satisfies a predetermined condition (for example, see Patent Document 2), the diameter of the preform and the length of the drawing furnace. There is known a method of drawing so that the relationship between the two satisfies a predetermined condition (see Patent Document 3, for example).
JP-A-4-198036 Japanese Patent Publication No.8-9490 JP 2002-249334 A

光通信においては、一般に、長距離伝送による伝播ロスや通信デバイスによる損失を補填するために光増幅器が必要とされる。このような光増幅器として、ファイバ中にエルビウムをドープしたファイバアンプ(EDFA:Erubium Doped Fiber Amplifier)や、ツリウムをドープしたファイバアンプ(TDFA:Thulium Doped Fiber Amplifier)等がある。また、光の出し入れを行う部分には光スイッチが必要であり、例えば非線形ファイバによるファイバスイッチが提案されている。そして、このようなファイバアンプや非線形ファイバには石英系ガラス光ファイバが一般的に用いられている。   In optical communication, in general, an optical amplifier is required to compensate for propagation loss due to long-distance transmission and loss due to a communication device. As such an optical amplifier, there are a fiber amplifier (EDFA: erbium doped fiber amplifier) doped with erbium in a fiber, a fiber amplifier (TDFA: thulium doped fiber amplifier) doped with thulium, and the like. In addition, an optical switch is necessary at a portion where light is taken in and out. For example, a fiber switch using a nonlinear fiber has been proposed. A silica-based glass optical fiber is generally used for such fiber amplifiers and nonlinear fibers.

近年、増加する伝送容量に対応するため波長分割多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)光通信方式が実用化されつつあり、さらなる伝送容量の増加に対応するために、通信波長帯域の広帯域化を可能とするファイバアンプや、効率よくスイッチ等が行えるように非線形性を大きくした高非線形ファイバが求められている。   In recent years, wavelength division multiplexing (WDM) optical communication schemes are being put into practical use in order to cope with increasing transmission capacity, and it is possible to widen the communication wavelength band in order to cope with further increase in transmission capacity. Therefore, there is a need for a highly nonlinear fiber having a large nonlinearity so that it can be efficiently switched and a fiber amplifier.

このような要求を満足する光ファイバの一つに、1.8以上の高い屈折率を有するビスマス系ガラス光ファイバがある。しかしながら、ビスマス系ガラスは、結晶化温度が低く且つ結晶化速度が大きいため、上記の特許文献1〜3に記載されているような従来の石英系ガラス光ファイバを対象とした線引き方法を適用した場合に、プリフォーム中に結晶物が析出してしまい、このようなプリフォームから線引きされた光ファイバにおいても光ファイバ中に結晶物が残留して光ファイバの伝播ロスや機械的強度が悪化する虞があった。   One of optical fibers that satisfy such a requirement is a bismuth glass optical fiber having a high refractive index of 1.8 or more. However, since the bismuth glass has a low crystallization temperature and a high crystallization speed, a drawing method for a conventional silica glass optical fiber as described in Patent Documents 1 to 3 is applied. In some cases, crystals are precipitated in the preform, and even in an optical fiber drawn from such a preform, the crystals remain in the optical fiber and the propagation loss and mechanical strength of the optical fiber deteriorate. There was a fear.

また、プリフォームから光ファイバを線引きする際に、一般的には、加熱軟化されたプリフォームの先端部から光ファイバと同程度に細径化された糸状体を引き出し、この糸状体を巻取ボビンに巻き取って線引きを開始する。上記の特許文献1〜3のいずれにも、この糸状体の引き出しについて記載されていないが、プリフォームを所定の径に加熱延伸する際に一般的に用いられる方法が転用されることが考えられる。即ち、加熱軟化されたプリフォームの先端部を治具を用いて保持し、この治具により保持されたプリフォームの先端部を線引炉内の温度がピーク温度となる点よりも下方に配置し、プリフォームのピーク温度となる点に位置する部分を軟化させながらプリフォームの先端部を治具により機械的に引き下げ、プリフォームの先端部と前記ピーク温度となる点よりも上方に位置し且つ軟化していないプリフォームの上方部分との間に糸状体を引き出すことが考えられる。   Also, when drawing an optical fiber from a preform, generally, a filament that is made as thin as the optical fiber is drawn from the tip of the heat-softened preform, and the filament is wound up. Wind the bobbin and start drawing. None of the above Patent Documents 1 to 3 describe the drawing of this filamentous body, but it is conceivable that a method generally used when the preform is heated and stretched to a predetermined diameter is diverted. . That is, the heat-softened preform tip is held using a jig, and the preform tip held by the jig is placed below the point where the temperature in the drawing furnace reaches the peak temperature. Then, while softening the portion located at the point where the preform reaches the peak temperature, the tip of the preform is mechanically pulled down by a jig, and is positioned above the point where the peak temperature is reached. It is also conceivable to draw out the filament between the upper part of the preform that has not been softened.

しかし、治具を用いて機械的に引き下げる際に、治具によるプリフォームの先端部の非均一な保持、治具を駆動する駆動装置の振動などが原因となり、プリフォームに作用する応力に偏りが生じ、プリフォームに歪が発生する虞があった。そして、このようなプリフォームから線引きされた光ファイバにおいても光ファイバ中に歪が残留して光ファイバの伝播ロスや機械的強度等が悪化する虞があった。   However, when pulling down mechanically using a jig, it is biased to the stress acting on the preform due to non-uniform holding of the tip of the preform by the jig and vibration of the drive device that drives the jig. As a result, the preform may be distorted. Further, even in an optical fiber drawn from such a preform, there is a possibility that distortion remains in the optical fiber and the propagation loss and mechanical strength of the optical fiber are deteriorated.

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、伝播ロスが小さく、機械的強度の高い光ファイバを製造することができる光ファイバ製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an optical fiber manufacturing method capable of manufacturing an optical fiber having a small propagation loss and high mechanical strength.

本発明者らは、結晶化温度以上に加熱されたプリフォームが受ける熱エネルギ量に応じてプリフォームの結晶化が進行することに着目し、上述した目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、プリフォームの結晶化温度と線引炉のピーク温度との関係、並びに、線引炉内でのピーク温度を基準とした特定の温度領域におけるプリフォームの滞在時間が所定の条件を満たす場合に、プリフォームの結晶化を抑制しつつプリフォームを加熱軟化させながら線引きすることが可能となることを見出し、本発明に至った。   The present inventors have paid attention to the fact that the crystallization of the preform proceeds in accordance with the amount of heat energy received by the preform heated to a temperature higher than the crystallization temperature, and as a result of intensive studies to achieve the above-described object , The relationship between the crystallization temperature of the preform and the peak temperature of the drawing furnace, and when the residence time of the preform in a specific temperature range based on the peak temperature in the drawing furnace satisfies a predetermined condition The present inventors have found that it is possible to draw a wire while heating and softening the preform while suppressing crystallization of the preform.

即ち、本発明にかかる光ファイバ製造方法は、結晶化温度Txが1000℃以下のプリフォームを線引炉に送り込んで軟化させて光ファイバを線引きする光ファイバの製造方法であって、線引炉のピーク温度がTx+55℃以下であり、線引炉内でのピーク温度との差が30℃以内の温度領域における前記プリフォームの滞在時間が、15分以下であることを特徴としている。   That is, an optical fiber manufacturing method according to the present invention is a method for manufacturing an optical fiber in which a preform having a crystallization temperature Tx of 1000 ° C. or less is fed into a drawing furnace and is softened to draw the optical fiber. The peak temperature of the preform is Tx + 55 ° C. or less, and the stay time of the preform in the temperature region where the difference from the peak temperature in the drawing furnace is 30 ° C. or less is 15 minutes or less.

このように構成された光ファイバ製造方法においては、線引炉のピーク温度をTx+55℃以下の温度に抑え、線引炉内でのピーク温度との差が30℃以内の温度領域におけるプリフォームの滞在時間を15分以下に抑えることにより、プリフォームの結晶化を抑制しつつプリフォームを加熱軟化させながら線引きすることが可能となり、線引きされた光ファイバの機械的強度を向上させると共に、伝播ロスの低減を図ることができる。上記の滞在時間は、好ましくは10分以下とされる。   In the optical fiber manufacturing method configured as described above, the peak temperature of the drawing furnace is suppressed to a temperature of Tx + 55 ° C. or less, and the preform in the temperature range where the difference from the peak temperature in the drawing furnace is within 30 ° C. By limiting the stay time to 15 minutes or less, it becomes possible to draw while heating and softening the preform while suppressing the crystallization of the preform, improving the mechanical strength of the drawn optical fiber, and propagation loss. Can be reduced. The staying time is preferably 10 minutes or less.

また、本発明者らは、光ファイバの伝播ロスの一層の低減および光ファイバの機械的強度のさらなる向上を果たすために、光ファイバを線引きするに至るまでにプリフォームに作用する応力の均一な分散を図り、本発明に至った。   In addition, the present inventors have found that the stress acting on the preform is uniform before the optical fiber is drawn in order to further reduce the propagation loss of the optical fiber and further improve the mechanical strength of the optical fiber. The dispersion was achieved and the present invention was achieved.

即ち、本発明にかかる光ファイバ製造方法は、結晶化温度Txが1000℃以下のプリフォームを線引炉に送り込んで軟化させて光ファイバを線引きする光ファイバの製造方法であって、プリフォームの先端部を線引炉内の温度がピーク温度となる点よりも下方に配置し、プリフォームの当該ピーク温度となる点に位置する部分を軟化させ、当該軟化された部分よりも下方のプリフォーム下端部分を垂下させ、当該垂下したプリフォーム下端部分と、前記ピーク温度となる点よりも上方に位置し且つ軟化していないプリフォームの上方部分との間に形成された糸状体を巻き取って光ファイバを線引きすることを特徴としている。   That is, an optical fiber manufacturing method according to the present invention is a method of manufacturing an optical fiber in which a preform having a crystallization temperature Tx of 1000 ° C. or less is sent to a drawing furnace and softened to draw the optical fiber. The tip is placed below the point where the temperature in the drawing furnace reaches the peak temperature, the part of the preform located at the point where the peak temperature is reached is softened, and the preform below the softened part A lower end portion is suspended, and a filament formed between the suspended lower end portion of the preform and the upper portion of the preform that is located above the peak temperature and is not softened is wound up. It is characterized by drawing an optical fiber.

このように構成された光ファイバ製造方法においては、プリフォームの先端部を線引炉内の温度がピーク温度となる点よりも下方に配置し、軟化された部分よりも下方のプリフォーム下端部分を自重によって引き落として線引きを開始している。これにより、プリフォームに不要な応力を作用させることなく、且つ、プリフォームに作用する応力を均一に分散させ、プリフォームに歪が発生することを防止することができ、線引きされた光ファイバの機械的強度を向上させると共に、伝播ロスの低減を図ることができる。   In the optical fiber manufacturing method configured as above, the lower end portion of the preform is positioned below the point where the temperature in the drawing furnace reaches the peak temperature, and the lower end portion of the preform is lower than the softened portion. Is drawn by its own weight, and drawing is started. As a result, the stress acting on the preform can be uniformly distributed without causing unnecessary stress to act on the preform, and the preform can be prevented from being distorted. It is possible to improve mechanical strength and reduce propagation loss.

尚、プリフォームは典型的には組成の異なるガラス材料から形成されたコアガラスとクラッドガラスとから構成されており、プリフォームの結晶化温度Txは、コアガラスの結晶化温度Txcoreまたはクラッドガラスの結晶化温度Txcladのいずれか低い方とする。 Incidentally, the preform is typically are composed of a core glass and cladding glass formed from glass material composition, the crystallization temperature Tx of the preform, the core glass crystallization temperature Tx core or clad glass The lower one of the crystallization temperatures Tx clad .

本発明によれば、線引きされた光ファイバの機械的強度を向上させ、且つ、伝播ロスを低減させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mechanical strength of the drawn optical fiber can be improved and a propagation loss can be reduced.

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の光ファイバ製造方法に用いられる光ファイバ製造装置を示す概略構成図、図2は図1に示される加熱炉の断面図、図3(A)〜(D)は本発明の第2実施形態に係る光ファイバ製造方法の工程を説明するための概略図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an optical fiber manufacturing apparatus used in the optical fiber manufacturing method of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the heating furnace shown in FIG. 1, and FIGS. It is the schematic for demonstrating the process of the optical fiber manufacturing method which concerns on 2nd Embodiment.

図1に示されるように、光ファイバ製造装置10は、プリフォーム11を内部に挿入されてプリフォーム11を加熱する線引炉12と、線引炉12内において加熱軟化されたプリフォーム11から線引きされた光ファイバ13の外径を測定する線径測定器14と、線引きされた光ファイバ13にUV硬化型樹脂をコーティングする樹脂コーティング手段15と、コーティングされたUV樹脂を硬化させるUV照射装置16と、光ファイバ13を所定の速度(張力)で引っ張って巻き取る巻取ボビン17と、を備えている。   As shown in FIG. 1, an optical fiber manufacturing apparatus 10 includes a drawing furnace 12 in which a preform 11 is inserted to heat the preform 11, and a preform 11 heated and softened in the drawing furnace 12. A wire diameter measuring device 14 for measuring the outer diameter of the drawn optical fiber 13, a resin coating means 15 for coating the drawn optical fiber 13 with a UV curable resin, and a UV irradiation device for curing the coated UV resin. 16 and a winding bobbin 17 that pulls and winds the optical fiber 13 at a predetermined speed (tension).

図2に示すように、線引炉12は、プリフォーム11を挿入される縦型管状の炉心管12aと、炉心管12aの軸方向中央部の外周面に巻着された発熱体12bと、炉心管12aおよび発熱体12bの外周面を覆う断熱材12cと、断熱材12cの外周を取り囲む炉体12dと、を有している。   As shown in FIG. 2, the drawing furnace 12 includes a vertical tubular core tube 12a into which the preform 11 is inserted, and a heating element 12b wound around the outer peripheral surface of the axial central portion of the core tube 12a. It has the heat insulating material 12c which covers the outer peripheral surface of the furnace core tube 12a and the heat generating body 12b, and the furnace body 12d which surrounds the outer periphery of the heat insulating material 12c.

プリフォーム11は、不図示の保持手段により上端部を保持されて徐々に降下され、線引炉12の炉心管12aの上側開口から炉心管12a内に送り込まれる。炉心管12aに供給されたプリフォーム11は加熱軟化されて、光ファイバ13へと線引きされる。線引きされた光ファイバ13は、樹脂コーティング手段15によってUV樹脂をコーティングされ、UV照射装置16からのUV光を受けてコーティングされたUV樹脂が硬化した後、巻取ボビン17に巻き取られる。   The preform 11 is gradually lowered while its upper end is held by a holding means (not shown), and fed into the core tube 12 a from the upper opening of the core tube 12 a of the drawing furnace 12. The preform 11 supplied to the core tube 12 a is heated and softened and drawn to the optical fiber 13. The drawn optical fiber 13 is coated with UV resin by the resin coating means 15, and the coated UV resin is cured by receiving the UV light from the UV irradiation device 16, and then wound around the winding bobbin 17.

次に、本発明にかかる光ファイバ製造方法の第1実施形態について説明する。   Next, a first embodiment of an optical fiber manufacturing method according to the present invention will be described.

本実施形態の光ファイバ製造方法は、結晶化温度Txが1000℃以下のプリフォーム11を線引炉12に送り込んで軟化させて光ファイバ13を線引きするものであり、線引炉12のピーク温度がTx+55℃以下であり、線引炉12内でのピーク温度との差が30℃以内の温度領域におけるプリフォーム11の滞在時間が、15分以下であることを特徴としている。   In the optical fiber manufacturing method of the present embodiment, the preform 11 having a crystallization temperature Tx of 1000 ° C. or lower is fed into the drawing furnace 12 and softened to draw the optical fiber 13. Is Tx + 55 ° C. or lower, and the residence time of the preform 11 in the temperature range where the difference from the peak temperature in the drawing furnace 12 is within 30 ° C. is 15 minutes or shorter.

即ち、Txが1000℃以下の、例えばビスマス系ガラスからなるプリフォーム11を上述した製造装置10を用いて線引きする際に、線引炉12のピーク温度がTx+55℃以下となるように、線引炉12の発熱体12bの発熱量を制御する。尚、線引炉12のピーク温度の下限は典型的にはプリフォーム11のガラス転移点+70℃以上である。そして、プリフォーム11の各点について、線引炉12でのピーク温度となる点(発熱体12bの近傍)から上方に向かって、このピーク温度との差が30℃以内の温度領域に滞在する時間が15分以下となるように、プリフォーム11の降下速度(送り速度)を制御する。   That is, when a preform 11 made of, for example, bismuth-based glass having a Tx of 1000 ° C. or less is drawn using the manufacturing apparatus 10 described above, the drawing is performed so that the peak temperature of the drawing furnace 12 is Tx + 55 ° C. or less. The amount of heat generated by the heating element 12b of the furnace 12 is controlled. The lower limit of the peak temperature of the drawing furnace 12 is typically the glass transition point of the preform 11 + 70 ° C. or higher. For each point of the preform 11, the difference from the peak temperature stays in a temperature range within 30 ° C. from the point (in the vicinity of the heating element 12 b) that becomes the peak temperature in the drawing furnace 12 upward. The lowering speed (feed speed) of the preform 11 is controlled so that the time is 15 minutes or less.

プリフォーム11は、その直径が12mm以下であることが好ましい。直径が12mmより大きいと、プリフォーム11が充分に軟化されずに歪が残存する虞があり、この歪を除去するために線引炉12のピーク温度を上げざるをえず、これにより結晶物が析出して、線引きされた光ファイバ13の伝播ロスや機械的強度が悪化する虞があるためである。より好ましくは、プリフォーム11の直径は10mm以下とされる。   The preform 11 preferably has a diameter of 12 mm or less. If the diameter is larger than 12 mm, the preform 11 may not be sufficiently softened and strain may remain, and the peak temperature of the drawing furnace 12 must be increased to remove the strain. This is because there is a concern that the propagation loss and mechanical strength of the drawn optical fiber 13 may deteriorate. More preferably, the preform 11 has a diameter of 10 mm or less.

このように構成された光ファイバ製造方法においては、プリフォーム11は、その粘度ηが10ポアズとなる温度以上に線引炉12内において加熱され、光ファイバ13へと線引きされる。尚、光ファイバ13の外径(クラッド径)は、典型的には70μm〜200μmである。 In the optical fiber manufacturing method configured as described above, the preform 11 is heated in the drawing furnace 12 to a temperature at which the viscosity η becomes 10 9 poise or more, and drawn into the optical fiber 13. The outer diameter (clad diameter) of the optical fiber 13 is typically 70 μm to 200 μm.

次に、図3を参照して、本発明に係る光ファイバ製造方法の第2実施形態について説明する。   Next, a second embodiment of the optical fiber manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIG.

本実施形態の光ファイバ製造方法は、結晶化温度Txが1000℃以下のプリフォーム11を線引炉12に送り込んで軟化させて光ファイバ13を線引きするものであり、プリフォーム11の先端部を線引炉12内の温度がピーク温度となる点よりも下方に配置し、プリフォーム11の当該ピーク温度となる点に位置する部分を軟化させ、当該軟化された部分よりも下方のプリフォーム下端部分を垂下させ、当該垂下したプリフォーム下端部分と、前記ピーク温度となる点よりも上方に位置し且つ軟化していないプリフォーム11の上方部分との間に形成された糸状体を巻き取って光ファイバ13を線引きすることを特徴としている。   In the optical fiber manufacturing method of this embodiment, a preform 11 having a crystallization temperature Tx of 1000 ° C. or less is sent into a drawing furnace 12 to be softened and the optical fiber 13 is drawn. The temperature in the drawing furnace 12 is arranged below the point at which the peak temperature is reached, the portion of the preform 11 located at the point at which the peak temperature is reached is softened, and the lower end of the preform below the softened portion A portion is suspended, and a filament formed between the lower end portion of the suspended preform and the upper portion of the preform 11 that is located above the point that becomes the peak temperature and is not softened is wound up. The optical fiber 13 is drawn.

即ち、Txが1000℃以下の、例えばビスマス系ガラスからなるプリフォーム11を、上述した製造装置10を用いて線引きする際に、まず、図3(A)に示すように、プリフォーム11の先端部11aを線引炉12内に挿入する。尚、線引炉12内の上部において予熱しておくことが好ましい。続いて、図3(B)に示すように、プリフォーム11の先端部11aを線引炉12内の温度がピーク温度となる点(発熱体12bの近傍)よりも下方に配置し、プリフォーム11のピーク温度となる点に位置する部分を加熱軟化させる。そして、図3(C)に示すように、当該軟化された部分よりも下方のプリフォーム下端部分11bを垂下させる。このとき、プリフォーム下端部分11bとピーク温度となる点よりも上方に位置し、且つ軟化していないプリフォーム11の上方部分11dとの間には括れ部(ネックダウン部)11cが形成され、プリフォーム下端部分11bが垂下するに伴い、この括れ部11cは徐々に細径化され、光ファイバ13と同程度に細径とされた糸状体が形成される。最後に、図3(D)に示すように、この糸状体を巻取ボビン17に巻き付け、所定の速度でプリフォーム11を線引炉12内に送り込むと共に、所定の速度(張力)で巻取ボビン17に巻き取って、光ファイバ13を線引きする。   That is, when the preform 11 made of, for example, bismuth-based glass having a Tx of 1000 ° C. or less is drawn using the manufacturing apparatus 10 described above, first, as shown in FIG. The part 11 a is inserted into the drawing furnace 12. In addition, it is preferable to preheat in the upper part in the drawing furnace 12. Subsequently, as shown in FIG. 3B, the tip portion 11a of the preform 11 is disposed below the point where the temperature in the drawing furnace 12 reaches the peak temperature (near the heating element 12b), The portion located at the point where the peak temperature of 11 is reached is softened by heating. And as shown in FIG.3 (C), the preform lower end part 11b below the said softened part is suspended. At this time, a constricted part (neck down part) 11c is formed between the lower end part 11b of the preform and the upper part 11d of the preform 11 which is located above the point where the peak temperature is not softened, As the preform lower end portion 11 b hangs down, the constricted portion 11 c is gradually reduced in diameter to form a filament having a diameter as small as that of the optical fiber 13. Finally, as shown in FIG. 3D, the filament is wound around the winding bobbin 17, the preform 11 is fed into the drawing furnace 12 at a predetermined speed, and is wound at a predetermined speed (tension). The optical fiber 13 is drawn around the bobbin 17.

尚、本実施形態の光ファイバ製造方法において、線引炉12のピーク温度をTx+55℃以下の温度とし、線引きを開始するまでに線引炉12内でのピーク温度との差が30℃以内の温度領域におけるプリフォーム11の上方部分11dの滞在時間を15分以下とすることが好ましい。これにより、線引炉12内に挿入されたプリフォーム11の上方部分11dの結晶化を防止して、この上方部分11dから線引きされた光ファイバ13の伝播ロスや機械的強度を一層向上させることができる。   In the optical fiber manufacturing method of the present embodiment, the peak temperature of the drawing furnace 12 is set to Tx + 55 ° C. or less, and the difference from the peak temperature in the drawing furnace 12 is within 30 ° C. before the drawing is started. It is preferable that the staying time of the upper portion 11d of the preform 11 in the temperature range is 15 minutes or less. This prevents crystallization of the upper part 11d of the preform 11 inserted into the drawing furnace 12, and further improves the propagation loss and mechanical strength of the optical fiber 13 drawn from the upper part 11d. Can do.

本発明の光ファイバ製造方法は、上述した各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。   The optical fiber manufacturing method of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and appropriate modifications and improvements can be made.

例えば、上述した各実施形態において、プリフォーム11は、典型的には屈折率の高いコアガラスと、コアガラスの外周に年輪状に積層された屈折率の低いクラッドガラスとから構成されるが、コアガラスおよび/またはクラッドガラスは複数の層から構成されていてもよい。また、コア部分が空気であるもの、あるいはプリフォーム11の中に穴が開いているホーリー構造のものでもよく、特定のプリフォームに限定されない。   For example, in each of the above-described embodiments, the preform 11 is typically composed of a core glass having a high refractive index and a clad glass having a low refractive index laminated in an annular shape on the outer periphery of the core glass. The core glass and / or the clad glass may be composed of a plurality of layers. Further, the core portion may be air, or may have a holey structure having a hole in the preform 11, and is not limited to a specific preform.

以下、実施例および比較例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。尚、以下の説明において、プリフォームを形成するガラス材料のガラス転移点をTg、粘度ηが10ポアズとなる温度をT、粘度ηが10ポアズとなる温度をT、粘度ηが10ポアズとなる温度をT、50〜350℃における平均線膨張係数をα、波長1550nmに対する屈折率をnと表記する。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example. In the following description, a glass transition point of the glass material forming the preform Tg, T 9 the temperature at which the viscosity η is 10 9 poise, temperature T 7 in which the viscosity η is 10 7 poise, the viscosity η The temperature at 10 5 poise is represented by T 5 , the average linear expansion coefficient at 50 to 350 ° C. is represented by α, and the refractive index with respect to a wavelength of 1550 nm is represented by n.

実施例1〜3および比較例1〜3の光ファイバは、それぞれ、Bi−Si0−Al−Ga−La−CeO−Er系コアガラス(Txcore=553℃、Tg=489℃、T=536℃、T=571℃、T=623℃、α=85×10−7−1、n=2.03)と、Bi−SiO−Al−Ga−La−CeO系クラッドガラス(Txclad=557℃、Tg=491℃、T=538℃、T=573℃、T=625℃、α=85×10−7−1、n=2.02)とからなるプリフォームを線引きしたものであり、外径(クラッド径)125μmのシングルモード光ファイバである。 The optical fibers of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 are respectively Bi 2 0 3 —Si 0 2 —Al 2 0 3 —Ga 2 O 3 —La 2 O 3 —CeO 2 —Er 2 O 3 based cores. Glass (Tx core = 553 ° C., Tg = 489 ° C., T 9 = 536 ° C., T 7 = 571 ° C., T 5 = 623 ° C., α = 85 × 10 −7 ° C.− 1 , n = 2.03), Bi 2 O 3 —SiO 2 —Al 2 O 3 —Ga 2 O 3 —La 2 O 3 —CeO 2 clad glass (Tx clad = 557 ° C., Tg = 491 ° C., T 9 = 538 ° C., T 7 = 573 , T 5 = 625 ° C., α = 85 × 10 −7 ° C −1 , n = 2.02), and a single mode optical fiber having an outer diameter (cladding diameter) of 125 μm. is there.

尚、上記のコアガラスおよびクラッドガラスの結晶化温度は示差熱分析(DTA:Differential Thermal Analysis)によるものであり、下記の条件において測定したものである。
装置 :セイコーインスツル株式会社製 TG/DTA6300
試料粉末の粒系:105〜44μm
試料量 :160mg
昇温速度 :10℃/分
標準試料 :アルミナ
In addition, the crystallization temperature of said core glass and clad glass is based on a differential thermal analysis (DTA: Differential Thermal Analysis), and is measured on condition of the following.
Apparatus: TG / DTA6300 manufactured by Seiko Instruments Inc.
Sample powder particle system: 105 to 44 μm
Sample amount: 160 mg
Temperature increase rate: 10 ° C / min Standard sample: Alumina

そして、実施例1〜3および比較例1〜3の光ファイバは、プリフォームの結晶化温度Tx(実施例1〜3および比較例1〜3においてはTxcore<Txcladであるので、Tx=Txcore=553℃となる。)と線引炉のピーク温度Tとの関係、並びに、線引炉内でのピーク温度との差が30℃以内の温度領域におけるプリフォームの滞在時間を種々に変えて線引きされたものである。 The optical fibers of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 have preform crystallization temperatures Tx (Tx core <Tx clad in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3; Tx core = 553 ° C.) and the peak temperature T of the drawing furnace, and the different residence times of the preform in the temperature range where the difference between the peak temperature in the drawing furnace is within 30 ° C. It has been drawn by changing.

代表的に実施例2を例にとり、光ファイバの製造過程を説明する。
プリフォームの直径はl0mmであり、炉心管の内径が24mmの線引炉を用いて線引きを行った。線引炉のピーク温度Tは606℃(<608℃(553℃+55℃))であった。また、線引炉内のピーク温度Tとなる点から上方に向かってピーク温度Tとの差が30℃となるまでの距離Lは12mmであり、送り速度1.5mm/分でプリフォームを線引炉内に挿入した。従って、線引炉内でのピーク温度Tとの差が30℃以内の温度領域におけるプリフォームの滞在時間は8.0分となる。そして、光ファイバの外径が125μmとなるように引き速度は9.6m/分で線引きした。尚、第2実施形態において述べたように、プリフォームの下端部分を垂下させて光ファイバの線引きを開始した。
A process of manufacturing an optical fiber will be described by taking Example 2 as an example.
The preform had a diameter of 10 mm and was drawn using a drawing furnace having a core tube inner diameter of 24 mm. The draw furnace peak temperature T was 606 ° C. (<608 ° C. (553 ° C. + 55 ° C.)). Further, the distance L from the point at which the peak temperature T in the drawing furnace reaches the upper point where the difference from the peak temperature T reaches 30 ° C. is 12 mm, and the preform is drawn at a feed rate of 1.5 mm / min. Inserted into the furnace. Accordingly, the residence time of the preform in the temperature region where the difference from the peak temperature T in the drawing furnace is within 30 ° C. is 8.0 minutes. Then, the drawing was performed at a drawing speed of 9.6 m / min so that the outer diameter of the optical fiber was 125 μm. As described in the second embodiment, the lower end portion of the preform is suspended and the drawing of the optical fiber is started.

実施例1〜3および比較例1〜3のプリフォームの直径、線引炉のピーク温度T、ピーク温度Tとの差が30℃となるまでの距離L、送り速度、滞在時間、引き速度を表1に示す。   The diameters of the preforms of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, the peak temperature T of the drawing furnace, the distance L until the difference from the peak temperature T reaches 30 ° C., the feeding speed, the staying time, and the drawing speed. Table 1 shows.

以上のように線引きして得られた実施例1〜3および比較例1〜3の光ファイバを適当な長さに切断し、図4に示す強度試験装置30を用いて引張り強度(破断強度)を測定した。即ち、光ファイバの両端を保持間隔W=17cmで保持し、一方の端部を速度V=60mm/分で引いた際に、光ファイバが切断した時の強度を引張り強度とした。また、実施例1〜3および比較例1〜3の光ファイバの伝搬ロスをカットバック法により求めた。結果を表1に示す。   The optical fibers of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 obtained by drawing as described above were cut into appropriate lengths, and tensile strength (breaking strength) was obtained using the strength test apparatus 30 shown in FIG. Was measured. That is, both ends of the optical fiber were held at a holding interval W = 17 cm, and when one end was pulled at a speed V = 60 mm / min, the strength when the optical fiber was cut was defined as tensile strength. Moreover, the propagation loss of the optical fiber of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3 was calculated | required by the cutback method. The results are shown in Table 1.

Figure 2006111461
Figure 2006111461

表1に示される通り、実施例1〜3の光ファイバは、比較例1〜3の光ファイバに比べて、いずれも破断強度、即ち機械的強度が高く、また伝搬ロスが小さくなっていることが確認された。
比較例1は、線引炉内でのピーク温T度との差が30℃以内の温度領域におけるプリフォームの滞在時間が16.7分(>15分)であり、プリフォームの結晶化が進行して光ファイバ中に結晶物が残留しているために、光ファイバの破断強度が低下したものである。
比較例2は、線引炉内でのピーク温度Tが617℃(>608℃(553℃+55℃))であり、プリフォームの結晶化が進行して光ファイバ中に結晶物が残留しているために、光ファイバの破断強度が低下し且つ伝播ロスが増加したものである。
比較例3は、線引炉内でのピーク温度Tが611℃(>608℃(553℃+55℃))であり、且つ、線引炉内でのピーク温度Tとの差が30℃以内の温度領域におけるプリフォームの滞在時間が20.8分(>15分)であり、プリフォームの結晶化が進行して光ファイバ中に結晶物が残留しているために、光ファイバの破断強度が低下し且つ伝播ロスが増加したものである。
As shown in Table 1, each of the optical fibers of Examples 1 to 3 has higher breaking strength, that is, mechanical strength, and smaller propagation loss than the optical fibers of Comparative Examples 1 to 3. Was confirmed.
In Comparative Example 1, the residence time of the preform in the temperature range where the difference from the peak temperature T in the drawing furnace is within 30 ° C. is 16.7 minutes (> 15 minutes), and the crystallization of the preform is Since the crystal substance is advanced and remains in the optical fiber, the breaking strength of the optical fiber is lowered.
In Comparative Example 2, the peak temperature T in the drawing furnace is 617 ° C. (> 608 ° C. (553 ° C. + 55 ° C.)), and the crystallization of the preform progresses so that the crystalline substance remains in the optical fiber. Therefore, the breaking strength of the optical fiber is reduced and the propagation loss is increased.
In Comparative Example 3, the peak temperature T in the drawing furnace is 611 ° C. (> 608 ° C. (553 ° C. + 55 ° C.)), and the difference from the peak temperature T in the drawing furnace is within 30 ° C. The stay time of the preform in the temperature region is 20.8 minutes (> 15 minutes), and the crystallization of the preform progresses so that crystals remain in the optical fiber. This is a decrease and an increase in propagation loss.

以上のように、本発明に係る光ファイバ製造方法は、結晶化温度の低いプリフォームから線引きされた光ファイバの機械的強度を増すと共に伝播ロスの低減を図ることができるという効果を有し、1.8以上の高い屈折率を有する光ファイバを製造する光ファイバ製造方法等として有用である。   As described above, the optical fiber manufacturing method according to the present invention has an effect of increasing the mechanical strength of an optical fiber drawn from a preform having a low crystallization temperature and reducing propagation loss. This is useful as an optical fiber manufacturing method for manufacturing an optical fiber having a high refractive index of 1.8 or more.

本発明の光ファイバ製造方法に用いられる光ファイバ製造装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the optical fiber manufacturing apparatus used for the optical fiber manufacturing method of this invention. 図1に示される加熱炉の断面図である。It is sectional drawing of the heating furnace shown by FIG. (A)〜(D)は本発明の第2実施形態に係る光ファイバ製造方法の工程を説明するための概略図である。(A)-(D) are schematic for demonstrating the process of the optical fiber manufacturing method which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 光ファイバの破断強度を測定するための試験装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the test apparatus for measuring the breaking strength of an optical fiber.

符号の説明Explanation of symbols

11 プリフォーム
12 線引炉
12a 炉心管
12b 発熱体
12c 断熱材
12d 炉体
13 光ファイバ
17 巻取ボビン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Preform 12 Drawing furnace 12a Core tube 12b Heat generating body 12c Heat insulating material 12d Furnace body 13 Optical fiber 17 Winding bobbin

Claims (2)

結晶化温度Txが1000℃以下のプリフォームを線引炉に送り込んで軟化させて光ファイバを線引きする光ファイバの製造方法であって、
線引炉のピーク温度がTx+55℃以下であり、
線引炉内でのピーク温度との差が30℃以内の温度領域における前記プリフォームの滞在時間が、15分以下であることを特徴とする光ファイバ製造方法。
An optical fiber manufacturing method for drawing an optical fiber by feeding a preform having a crystallization temperature Tx of 1000 ° C. or lower into a drawing furnace and softening the preform.
The peak temperature of the drawing furnace is Tx + 55 ° C or less,
A method for producing an optical fiber, wherein a stay time of the preform in a temperature range in which a difference from a peak temperature in a drawing furnace is within 30 ° C. is 15 minutes or less.
結晶化温度Txが1000℃以下のプリフォームを線引炉に送り込んで軟化させて光ファイバを線引きする光ファイバの製造方法であって、
プリフォームの先端部を線引炉内の温度がピーク温度となる点よりも下方に配置し、
プリフォームの当該ピーク温度となる点に位置する部分を軟化させ、
当該軟化された部分よりも下方のプリフォーム下端部分を垂下させ、
当該垂下したプリフォーム下端部分と、前記ピーク温度となる点よりも上方に位置し且つ軟化していないプリフォームの上方部分との間に形成された糸状体を巻き取って光ファイバを線引きすることを特徴とする光ファイバ製造方法。
An optical fiber manufacturing method for drawing an optical fiber by feeding a preform having a crystallization temperature Tx of 1000 ° C. or lower into a drawing furnace and softening the preform.
Place the tip of the preform below the point where the temperature in the drawing furnace reaches the peak temperature,
Soften the part located at the point of the preform at the peak temperature,
Draw down the lower end part of the preform below the softened part,
The optical fiber is drawn by winding up a filament formed between the lower end portion of the suspended preform and the upper portion of the preform that is located above the peak temperature and is not softened. An optical fiber manufacturing method.
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