JP2020016798A - Method for manufacturing optical fiber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバの製造方法に関し、具体的には、被覆層が熱硬化性樹脂から形成される光ファイバの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an optical fiber, and more specifically, to a method for manufacturing an optical fiber in which a coating layer is formed from a thermosetting resin.
近年、高出力ファイバレーザが実用化されている。このような高出力ファイバレーザでは、漏れ光などによって光ファイバの被覆層が高温化する傾向にあるため、耐熱性に優れた材料から被覆層が形成されることがある。このような光ファイバとして、コアとクラッドからなる光ファイバ裸線が熱硬化性樹脂からなる被覆層で覆われたものが知られている。下記特許文献1には、このような光ファイバの製造方法が開示されている。
In recent years, high-power fiber lasers have been put to practical use. In such a high-output fiber laser, the coating layer of the optical fiber tends to be heated to a high temperature due to leakage light or the like, so that the coating layer may be formed from a material having excellent heat resistance. As such an optical fiber, there is known an optical fiber in which a bare optical fiber consisting of a core and a clad is covered with a coating layer made of a thermosetting resin.
下記特許文献1に記載された光ファイバの製造方法では、光ファイバ裸線を熱硬化性樹脂からなる被覆層で覆って光ファイバを形成し、この光ファイバをボビンに巻き取り、その後、光ファイバをボビンごと加熱する。このような製造方法によれば、ボビンに巻回された光ファイバがボビンごと加熱されるため、線引き時に線引速度を遅くして熱硬化性樹脂を十分に加熱及び硬化させる場合に比べて、製造時間を短縮できるとされる。
In the method for manufacturing an optical fiber described in
しかし、上記特許文献1に開示された光ファイバの製造方法では、光ファイバがボビンに多層巻きにされるため、光ファイバの被覆層が互いに接触した状態になる。このような状態でボビンが加熱されると、熱硬化性樹脂の未硬化成分の硬化によって被覆層同士が固着する傾向がある。このため、光ファイバをボビンから取り外す際に当該被覆層が光ファイバ裸線から剥離してしまうなどの問題が生じ、良好な光ファイバが製造されにくくなる懸念がある。
However, in the method for manufacturing an optical fiber disclosed in
そこで、本発明は、良好な光ファイバを製造し得る光ファイバの製造方法を提供とすることを目的とする。 Then, an object of the present invention is to provide an optical fiber manufacturing method capable of manufacturing a good optical fiber.
上記目的の達成のため、本発明における光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材を線引きして光ファイバ裸線を形成する線引工程と、熱硬化性樹脂を1次硬化させてなる被覆層を前記光ファイバ裸線に設けて光ファイバを形成する被覆層形成工程と、隣接する前記光ファイバの少なくとも一部における前記被覆層同士を互いに離間させて前記光ファイバを加熱可能なボビンに巻回する巻回工程と、前記ボビンに巻回された前記光ファイバを加熱して、前記熱硬化性樹脂を2次硬化させる加熱工程と、を備えることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a method of manufacturing an optical fiber according to the present invention includes a drawing step of drawing an optical fiber preform to form a bare optical fiber, and a coating layer formed by primary curing of a thermosetting resin. Providing a coating layer on the bare optical fiber to form an optical fiber, and winding the optical fiber on a bobbin capable of heating the optical fiber by separating the coating layers on at least a part of the adjacent optical fiber from each other. And a heating step of heating the optical fiber wound on the bobbin and secondary curing the thermosetting resin.
この光ファイバの製造方法によれば、隣接する光ファイバの被覆層同士が互いに離間してボビンに巻回される。従って、1次硬化された熱硬化性樹脂の未硬化成分が加熱工程において加熱された際に、この未硬化成分の硬化による被覆層同士の固着が抑制される。このように被覆層同士の固着が抑制されることで、ボビンから光ファイバを取り外す際に被覆層が光ファイバ裸線から剥離してしまうことが抑制される。このため、良好な光ファイバが製造され得る。 According to this method of manufacturing an optical fiber, the coating layers of adjacent optical fibers are wound around a bobbin while being separated from each other. Therefore, when the uncured component of the primary cured thermosetting resin is heated in the heating step, fixation of the coating layers due to curing of the uncured component is suppressed. By suppressing the adhesion between the coating layers as described above, the separation of the coating layer from the bare optical fiber when the optical fiber is removed from the bobbin is suppressed. Therefore, a good optical fiber can be manufactured.
また、この光ファイバの製造方法によれば、巻回された被覆層を有する光ファイバの全体をボビンごと加熱するため、被覆層に熱硬化性樹脂の未硬化成分が残存する場合に、当該未硬化成分を光ファイバの全体に渡って同時に硬化させ得る。この未硬化成分を硬化させる加熱工程は線引後に行われるため、光ファイバがボビンに巻き取られる前において、未硬化成分を硬化させるための加熱時間を確保するために線引速度を遅くせずに線引きをし得る。このように、本実施形態における光ファイバの製造方法によれば、線引速度を遅くする必要がなく、また、上記未硬化成分を同時に硬化させ得るため、光ファイバの生産速度の低下が抑制され得る。 In addition, according to this method for manufacturing an optical fiber, the entire optical fiber having the wound coating layer is heated together with the bobbin. Therefore, when the uncured component of the thermosetting resin remains in the coating layer, the uncured component is heated. The curing component can be cured simultaneously throughout the optical fiber. Since the heating step of curing the uncured component is performed after drawing, before the optical fiber is wound around the bobbin, the drawing speed is not reduced to secure a heating time for curing the uncured component. Can be drawn. As described above, according to the method for manufacturing an optical fiber in the present embodiment, it is not necessary to reduce the drawing speed, and since the uncured components can be simultaneously cured, a decrease in the production speed of the optical fiber is suppressed. obtain.
なお、前記ボビンに巻回される前記光ファイバの全体にわたって前記被覆層同士を互いに離間させることが好ましい。 Preferably, the coating layers are separated from each other over the entire optical fiber wound around the bobbin.
これにより、被覆層同士の固着がより効果的に抑制され得る。 Thereby, fixation of the coating layers can be more effectively suppressed.
また、前記巻回工程において、前記光ファイバを前記ボビンの外周面に1層巻きにしてもよい。 Further, in the winding step, the optical fiber may be wound in a single layer around the outer peripheral surface of the bobbin.
この場合、光ファイバの被覆層同士を離間させて巻回することが容易になり得る。 In this case, it may be easy to wind the optical fiber with the coating layers separated from each other.
また、前記巻回工程において、前記光ファイバを前記ボビンの外周面に多層巻きにし、多層巻きにされる前記光ファイバの層間には、前記加熱工程後に前記被覆層から離間可能な介在部材が配置されてもよい。 Further, in the winding step, the optical fiber is formed into a multi-layer winding around the outer peripheral surface of the bobbin, and an intervening member that can be separated from the coating layer after the heating step is disposed between the layers of the multi-layered optical fiber. May be done.
このような介在部材により、光ファイバの被覆層同士がボビンの径方向に接触することを抑制しつつ光ファイバを多層巻きにすることができる。従って、光ファイバの被覆層同士の接触を抑制しつつ、1つのボビンに巻回される光ファイバの量を増やすことができる。このため、光ファイバを1層巻きにする場合に比べて、準備するボビンの数を減らすことが可能となる。また、この場合、光ファイバを切断することなく多層巻きすることが可能となる。或いは、光ファイバを切断した後、切断された各光ファイバの間に上記介在部材を介在させて多層巻きにしてもよい。 With such an intervening member, the optical fiber can be wound into a multilayer while suppressing the contact between the coating layers of the optical fiber in the radial direction of the bobbin. Therefore, it is possible to increase the amount of the optical fiber wound around one bobbin while suppressing the contact between the coating layers of the optical fiber. Therefore, the number of bobbins to be prepared can be reduced as compared with the case where the optical fiber is wound in one layer. Further, in this case, it is possible to perform multilayer winding without cutting the optical fiber. Alternatively, after the optical fiber is cut, the intervening member may be interposed between the cut optical fibers to form a multilayer winding.
なお、前記介在部材は可撓性シートであってもよい。 The intervening member may be a flexible sheet.
このような可撓性を有する介在部材は弾性を有する傾向があるため、光ファイバに加わる荷重が分散されてより良好な光ファイバが製造され得る。 Since such a flexible interposed member tends to have elasticity, the load applied to the optical fiber is dispersed, and a better optical fiber can be manufactured.
また、この光ファイバの製造方法は、前記巻回工程の前に前記光ファイバを所定の長さに切断する切断工程をさらに備え、前記巻回工程において、前記切断工程で切断された前記光ファイバを前記ボビンに巻回してもよい。 Further, the method for producing an optical fiber further includes a cutting step of cutting the optical fiber to a predetermined length before the winding step, wherein the optical fiber cut in the cutting step in the winding step May be wound around the bobbin.
この場合、光ファイバを所定の長さに切断した後に巻回工程を行うことができるため、ボビンに光ファイバを巻回することが容易になり得る。 In this case, since the winding step can be performed after the optical fiber is cut to a predetermined length, the optical fiber can be easily wound around the bobbin.
また、前記ボビンは、前記光ファイバ裸線以下の線膨張係数を有する材料から形成されることが好ましい。 Further, it is preferable that the bobbin is formed of a material having a linear expansion coefficient equal to or less than the bare optical fiber.
この場合、加熱工程においてボビンが光ファイバ裸線よりも大きく膨張することが抑制され、ボビンの膨張に起因する応力が光ファイバに印加されることが抑制され得る。 In this case, in the heating step, the bobbin is prevented from expanding more than the bare optical fiber, and the stress caused by the expansion of the bobbin can be suppressed from being applied to the optical fiber.
前記光ファイバのコアにはイッテルビウム(Yb)が添加されてもよい。 The core of the optical fiber may be doped with ytterbium (Yb).
コアにイッテルビウムが添加された光ファイバにおいては、線引速度が遅いとコアに添加されているドーパントが結晶化して伝送損失の増加を招く場合がある。しかし、この光ファイバの製造方法によれば、上述のように線引速度を遅くすることなく線引きし得るため、コアにイッテルビウムが添加された場合であっても、上記ドーパントの結晶化が抑制されて伝送損失の少ない光ファイバが製造され得る。 In an optical fiber in which the core is doped with ytterbium, if the drawing speed is low, the dopant added to the core may be crystallized to cause an increase in transmission loss. However, according to the method for manufacturing an optical fiber, since the drawing can be performed without reducing the drawing speed as described above, even when ytterbium is added to the core, the crystallization of the dopant is suppressed. Thus, an optical fiber with small transmission loss can be manufactured.
以上のように、本発明の光ファイバの製造方法によれば、良好な光ファイバを製造し得る。 As described above, according to the method for manufacturing an optical fiber of the present invention, a good optical fiber can be manufactured.
以下、本発明に係る光ファイバの製造方法を実施するための形態が添付図面とともに例示される。以下に例示する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、以下の実施形態から変更、改良することができる。また、本明細書では、理解を容易にするために、各部材の寸法が誇張して示されている場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out a method for manufacturing an optical fiber according to the present invention will be exemplified with reference to the accompanying drawings. The embodiments illustrated below are for the purpose of facilitating the understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The present invention can be modified and improved from the following embodiments without departing from the gist thereof. In this specification, the dimensions of each member may be exaggerated for ease of understanding.
図1は、本発明に係る光ファイバの製造方法により製造される光ファイバの中心軸に垂直な断面図である。図1に示すように、光ファイバ1は、コア11と、コア11の外周面を隙間なく囲むクラッド12と、クラッド12の外周面を覆う被覆層15と、を備える。この被覆層15は、クラッド12の外周面を覆う内側被覆層13と、内側被覆層13の外周面を覆う外側被覆層14と、を有する。
FIG. 1 is a sectional view perpendicular to the central axis of an optical fiber manufactured by the method for manufacturing an optical fiber according to the present invention. As shown in FIG. 1, the
本実施形態の例では、コア11及びクラッド12は、それぞれシリカガラスからなり、コア11の屈折率はクラッド12の屈折率よりも高くされる。例えば、コア11が屈折率を高くするゲルマニウムやイッテルビウム等のドーパントが添加されたシリカガラスからなる場合、クラッド12は純粋なシリカガラス又はフッ素等のドーパントが添加されたシリカガラスなどで構成される。また、例えば、コア11が純粋なシリカガラスからなる場合、クラッドは屈折率を低くするフッ素等のドーパントが添加されたシリカガラスで構成される。また、本実施形態の例では、被覆層15の内側被覆層13は所定の熱硬化性樹脂から構成され、被覆層15の外側被覆層14は内側被覆層13とは異なる熱硬化性樹脂から構成される。
In the example of the present embodiment, the
次に、このような光ファイバ1の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing such an
(第1実施形態)
図2は、本発明の第1実施形態における光ファイバの製造方法の工程を示すフローチャートである。図2に示すように、この製造方法は、線引工程P1と、被覆層形成工程P2と、中間巻回工程P3と、第1検査工程P4と、切断工程P5と、巻回工程P6と、加熱工程P7と、巻き直し工程P8と、第2検査工程P9と、を備える。以下、これらの工程について説明する。
(1st Embodiment)
FIG. 2 is a flowchart showing steps of a method for manufacturing an optical fiber according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, this manufacturing method includes a drawing step P1, a coating layer forming step P2, an intermediate winding step P3, a first inspection step P4, a cutting step P5, and a winding step P6. The method includes a heating step P7, a rewinding step P8, and a second inspection step P9. Hereinafter, these steps will be described.
<線引工程P1>
本工程は、光ファイバ母材を線引きして光ファイバ裸線を形成する工程である。図3は、この線引工程P1の様子を概略的に示す図である。まず、本工程を行う準備段階として、光ファイバ母材1Pを紡糸炉110に設置する。この光ファイバ母材1Pは、上述した光ファイバ1のコア11及びクラッド12と概ね同じ屈折率分布を持つシリカガラスから形成される。
<Drawing process P1>
This step is a step of forming a bare optical fiber by drawing an optical fiber preform. FIG. 3 is a diagram schematically showing the state of the drawing step P1. First, as a preparation stage for performing this step, the
次に、紡糸炉110の加熱部111を発熱させて、光ファイバ母材1Pを加熱する。このとき光ファイバ母材1Pの下端は、例えば2000℃に加熱され溶融状態となる。そして、光ファイバ母材1Pからガラスが溶融して、所定の線引速度でガラスが線引きされる。線引きされた溶融状態のガラスは、紡糸炉110から出ると、すぐに固化して、コア11とクラッド12とからなる光ファイバ裸線1Nとなる。その後、この光ファイバ裸線1Nは、冷却装置120を通過して、適切な温度まで冷却される。冷却装置120に入る際、光ファイバ裸線1Nの温度は、例えば1000℃程度であるが、冷却装置120を出る際には、例えば40℃〜50℃となる。
Next, the
<被覆層形成工程P2>
本工程は、熱硬化性樹脂を1次硬化させることにより被覆層を光ファイバ裸線に設けて光ファイバを形成する工程である。図3に示すように、冷却装置120から出た光ファイバ裸線1Nは、所定の材料からなる第1熱硬化性樹脂が入った第1コーティング装置131を通過し、この第1熱硬化性樹脂で1次被覆される。本実施形態の例では、この第1熱硬化性樹脂は、所定条件下の加熱により架橋する材料から形成される。1次被覆された光ファイバ裸線1Nは、第1加熱炉132を通過し、この第1加熱炉132内で、例えば250〜600℃で、2.0〜5.0秒間加熱される。この加熱により、第1熱硬化性樹脂を形成する材料が架橋して第1熱硬化性樹脂が1次硬化する。その結果、光ファイバ裸線1Nの外周面に第1熱硬化性樹脂からなる内側被覆層13が形成される。
<Coating layer forming step P2>
This step is a step of forming the optical fiber by providing the coating layer on the bare optical fiber by first curing the thermosetting resin. As shown in FIG. 3, the bare
内側被覆層13で覆われた光ファイバ裸線1Nは、第1熱硬化性樹脂とは異なる材料からなる第2熱硬化性樹脂が入った第2コーティング装置133を通過し、この第2熱硬化性樹脂で2次被覆される。本実施形態の例では、この第2熱硬化性樹脂は、第1熱硬化性樹脂と同様に、所定条件下の加熱により架橋する材料から形成される。2次被覆された光ファイバ裸線1Nは、第2加熱炉134を通過し、この第2加熱炉134内で、例えば250〜600℃で、2.0〜5.0秒間加熱される。この加熱により、第2熱硬化性樹脂を形成する材料が架橋して第2熱硬化性樹脂が1次硬化する。その結果、内側被覆層13の外周面に第2熱硬化性樹脂からなる外側被覆層14が形成される。
The bare
以上の工程を経て、光ファイバ裸線1Nが内側被覆層13及び外側被覆層14からなる被覆層15で覆われた光ファイバ1が形成される。なお、この段階における熱硬化性樹脂は1次硬化された状態であり、被覆層15には熱硬化性樹脂の未硬化成分が残留する傾向がある。
Through the above steps, the
なお、上記説明と異なるが、内側被覆層13となる第1熱硬化性樹脂で1次被覆した後、引き続き外側被覆層14となる第2熱硬化性樹脂で2次被覆し、1次被覆及び2次被覆された光ファイバ裸線を加熱炉に通して加熱することで、第1熱硬化性樹脂と第2熱硬化性樹脂とを一度に1次硬化させてもよい。
Note that, although different from the above description, after the primary coating with the first thermosetting resin to be the
また、光ファイバは単一の被覆層で覆われてもよく、この場合には、第2コーティング装置133及び第2加熱炉134によって2次被覆する工程が不要とされる。
In addition, the optical fiber may be covered with a single coating layer, and in this case, the step of secondary coating by the
<中間巻回工程P3>
本工程は、被覆層形成工程P2により形成された光ファイバを中間巻回ボビンに巻回する工程である。図3に示すように、上記被覆層形成工程P2により形成された光ファイバ1は、ターンプーリー141により方向転換され、所定の巻取り速度で中間巻回ボビン142に巻回される。
<Intermediate winding step P3>
This step is a step of winding the optical fiber formed in the coating layer forming step P2 around an intermediate winding bobbin. As shown in FIG. 3, the
<第1検査工程P4>
本工程は、中間巻回ボビン142に巻回された光ファイバ1を検査する工程であり、例えば、光ファイバ1の強度や伝送損失等が所定の基準を満たしているか否かなどが測定される。第1検査工程P4で所定の基準を満たす光ファイバ1が後の工程に進む。なお、本工程において強度や伝送損失以外の項目が検査されてもよい。
<First inspection step P4>
This step is a step of inspecting the
<切断工程P5>
本工程は、中間巻回ボビン142に巻回された光ファイバ1を中間巻回ボビン142から巻き外しながら、所定の長さに切断する工程である。光ファイバ1は、この後に行われる巻回工程P6において加熱用ボビンに巻回するのに適した長さに切断され、このような長さを有する少なくとも1つの光ファイバ1とされる。
<Cutting step P5>
This step is a step of cutting the
<巻回工程P6>
本工程は、上記光ファイバ1を加熱用ボビンに巻回する工程である。本実施形態では、切断工程P5で切断された光ファイバを加熱用ボビンに巻回する。図4は、巻回工程P6を概略的に示す図である。なお、図4では、理解を容易にするために、後述する巻きピッチλが拡大して示されている。
<Winding process P6>
This step is a step of winding the
図4に示すように、加熱用ボビン150は、後述する加熱工程P7において加熱可能なボビンとされ、筒状のボビン本体151と、ボビン本体151の両端部に設けられた鍔部152と、を備えている。なお、加熱用ボビン150を加熱工程P7以外の他の用途に使用してもよい。この加熱用ボビン150の径方向における中央には、加熱用ボビン150を軸方向に貫通する貫通空間150Aが形成されている。貫通空間150Aには、光ファイバをボビンに巻き取るための不図示の巻取り機の回転軸などが挿入される。本実施形態において、加熱用ボビン150は、光ファイバ裸線1Nの線膨張係数以下の線膨張係数を有する材料から形成され、例えば、ガラス、セラミック、ステンレス鋼などから形成される。まず、本実施形態では、本工程を行う準備段階として、このような加熱用ボビン150を切断工程P5で切断されて準備された光ファイバ1の数だけ準備する。
As shown in FIG. 4, the
次に、光ファイバ1のそれぞれを、準備した加熱用ボビン150のそれぞれに巻回する。具体的には、上記巻取り機の回転軸を貫通空間150Aに挿入することにより当該巻取り機に加熱用ボビン150をセットする。その後、上記回転軸を回転させて加熱用ボビン150を回転させることにより、光ファイバ1を加熱用ボビン150のボビン本体151に1層巻きにする。図4に示すように、本工程では、ボビン本体151に巻回される光ファイバ1の巻きピッチλは、光ファイバ1の外径より大きくされる。すなわち、加熱用ボビン150に巻回される光ファイバ1の全体にわたって被覆層15同士が互いに離間するように、光ファイバ1がボビン本体151に1層巻きにされる。
Next, each of the
なお、上記巻きピッチλは、例えば、光ファイバの外径よりも大きく、光ファイバの外径の2倍の長さよりも小さいことが好ましい。巻きピッチλをこのような長さとすることで、ボビン本体151の軸方向に隣接し合う光ファイバ間の距離が光ファイバの外径よりも小さくなるため、ボビン本体151に巻回される光ファイバの条長を長くし得る。
It is preferable that the winding pitch λ is, for example, larger than the outer diameter of the optical fiber and smaller than twice the outer diameter of the optical fiber. By setting the winding pitch λ to such a length, the distance between optical fibers adjacent in the axial direction of the bobbin
なお、巻回後に光ファイバが位置ずれして被覆層15同士が接触してしまうことを抑制するために、巻回された光ファイバ1の両端部をテープ170などを用いて固定することが好ましい。また、この後に行われる加熱工程P7を考慮して、このテープ170は、加熱工程の温度に対して耐熱性を有するガラステープなどであることが好ましい。
It is preferable that both ends of the wound
<加熱工程P7>
本工程は、光ファイバ1が巻回された加熱用ボビンを加熱して、被覆層15を形成する上記第1熱硬化性樹脂及び上記第2熱硬化性樹脂を2次硬化させる工程である。上述のように、第1熱硬化性樹脂及び第2熱硬化性樹脂は、上記被覆層形成工程P2において1次硬化しているが、被覆層形成工程P2における加熱のみでは硬化が不十分な未硬化成分が残留している傾向がある。このような状態のまま光ファイバが使用されると、未硬化成分により光ファイバ表面が粘着性を呈する場合があるため、取り扱い性が低下したり、光ファイバ同士が接触した際に互いに離れにくくなったりする問題が生じ得る。本工程は、1次硬化している熱硬化性樹脂を再加熱することにより上記未硬化成分を硬化させる工程である。本工程において、光ファイバ1が巻回された加熱用ボビン150は、不図示の加熱炉で再加熱され、熱硬化性樹脂が2次硬化され、被覆層15の未硬化成分の樹脂が減らされる。
<Heating process P7>
This step is a step of heating the heating bobbin around which the
なお、本工程における加熱は、例えば、熱硬化性樹脂を1次硬化させる場合に比べて、低温でかつ長時間の加熱であってもよい。具体的には、例えば、80〜200℃で、0.5〜48時間の加熱であってもよい。 Note that the heating in this step may be heating at a lower temperature and for a longer time than when, for example, the thermosetting resin is primarily cured. Specifically, for example, heating at 80 to 200 ° C. for 0.5 to 48 hours may be performed.
<巻き直し工程P8>
本工程は、熱硬化性樹脂が2次硬化された光ファイバ1を加熱用ボビン150から巻き外し、例えば不図示の出荷用のボビン等に巻き直す工程である。こうして、被覆層15から未硬化成分の樹脂が減らされた光ファイバ1が出荷用のボビン等に巻かれた状態となる。
<Rewinding process P8>
This step is a step of unwinding the
<第2検査工程P9>
本工程は、熱硬化性樹脂が2次硬化された光ファイバ1を検査する工程であり、例えば、光ファイバ1の強度や伝送損失等が完成品としての基準を満たしているか否かなどが測定される。なお、本工程において、強度や伝送損失以外の項目について検査してもよい。
<Second inspection process P9>
This step is a step of inspecting the
なお、上記第1検査工程P4を省略してこの第2検査工程P9のみを行ってもよい。また、第1検査工程P4のみを行い、第2検査工程P9を省略してもよい。あるいは、第1検査工程P4及び第2検査工程P9の双方を省略してもよい。 Note that the first inspection step P4 may be omitted and only the second inspection step P9 may be performed. Alternatively, only the first inspection step P4 may be performed, and the second inspection step P9 may be omitted. Alternatively, both the first inspection step P4 and the second inspection step P9 may be omitted.
以上のように、線引工程P1、被覆層形成工程P2、中間巻回工程P3、第1検査工程P4、切断工程P5、巻回工程P6、加熱工程P7、巻き直し工程P8、及び第2検査工程P9を経て、図1に示す被覆層が熱硬化性樹脂からなる光ファイバが製造される。 As described above, the drawing step P1, the coating layer forming step P2, the intermediate winding step P3, the first inspection step P4, the cutting step P5, the winding step P6, the heating step P7, the rewinding step P8, and the second inspection Through step P9, an optical fiber whose covering layer is made of a thermosetting resin shown in FIG. 1 is manufactured.
以上のように、本実施形態における光ファイバの製造方法によれば、光ファイバ1をボビン本体151に巻回する際に、加熱用ボビン150の軸方向に隣接する被覆層15同士が互いに離間されるため、加熱工程P7において、被覆層15が接触した状態で熱硬化性樹脂の未硬化成分が硬化して被覆層15同士が固着することが抑制される。このため、巻き直し工程P8において光ファイバ1を加熱用ボビン150から巻き外す際に被覆層15が光ファイバ裸線1Nから剥離してしまうことが抑制される。従って、本製造方法によれば、良好な光ファイバが製造され得る。
As described above, according to the method for manufacturing an optical fiber in the present embodiment, when the
また、本実施形態における光ファイバの製造方法によれば、加熱用ボビン150が光ファイバ裸線1N以下の線膨張係数を有する材料から形成されるため、加熱工程P7において加熱用ボビン150が光ファイバ裸線1Nよりも大きく膨張することが抑制され、加熱用ボビン150の膨張に起因する応力が光ファイバ1に印加されることが抑制され得る。従って、より良好な光ファイバが製造され得る。
Further, according to the method for manufacturing an optical fiber in the present embodiment, since the
また、本実施形態における光ファイバの製造方法によれば、巻回された被覆層15を有する光ファイバ1の全体を加熱用ボビン150ごと加熱するため、被覆層15に熱硬化性樹脂の未硬化成分が残存する場合に、当該未硬化成分を光ファイバ1の全体に渡って同時に硬化させ得る。この未硬化成分を硬化させる加熱工程P7は線引後に行われるため、光ファイバがボビンに巻き取られる前において、未硬化成分を硬化させるための加熱時間を確保するために線引速度を遅くせずに線引きをし得る。このように、本実施形態における光ファイバの製造方法によれば、線引速度を遅くする必要がなく、また、上記未硬化成分を同時に硬化させ得るため、光ファイバの生産速度の低下が抑制される。
Further, according to the method for manufacturing an optical fiber in the present embodiment, since the entire
ところで、光ファイバのコア11にイッテルビウムが添加されている場合、線引速度が遅いとコア11に添加されているドーパントが結晶化して伝送損失の増加を招く傾向がある。しかし、この光ファイバの製造方法によれば、上述のように線引速度を遅くする必要がないため、コアにイッテルビウムが添加されている場合であっても、伝送損失の少ない光ファイバが製造され得る。
By the way, when ytterbium is added to the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図5から図8を参照して説明する。なお、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明を省略することがある。
(2nd Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. It should be noted that components that are the same as or equivalent to those in the first embodiment are given the same reference numerals and may not be described repeatedly unless otherwise specified.
図5は、第2実施形態における光ファイバの製造方法の工程を示すフローチャートである。図5に示すように、この第2の実施形態における光ファイバの製造方法は、切断工程P5が行われない点、及び、巻回工程P6が以下のように異なる点において、第1の実施形態における光ファイバの製造方法と相違する。 FIG. 5 is a flowchart illustrating steps of a method for manufacturing an optical fiber according to the second embodiment. As shown in FIG. 5, the optical fiber manufacturing method according to the second embodiment differs from the first embodiment in that the cutting step P5 is not performed and the winding step P6 is different as follows. Is different from the optical fiber manufacturing method described in
本実施形態における巻回工程P6では、まず、図6に示すように、第1実施形態における巻回工程P6と同様に、加熱用ボビン150の軸方向に隣接する被覆層15同士が接触しないように、加熱用ボビン150のボビン本体151の外周面に光ファイバ1を1層巻きにする。ただし、本実施形態では、上記のように切断工程P5が行われないため、加熱用ボビン150に巻回される光ファイバ1は、1層巻きにされる以上の長さを有する長尺の光ファイバである。
In the winding step P6 in the present embodiment, first, as shown in FIG. 6, similarly to the winding step P6 in the first embodiment, the coating layers 15 adjacent in the axial direction of the
次に、図7に示すように、1層巻きにされた光ファイバ1を所定の介在部材160で覆う。この介在部材160は、加熱工程P7後に被覆層15から離間可能な可撓性シートとされ、この介在部材160として、例えば、ポリメチルペンテン製のラップ、ポリエチレンを含む層とポリプロピレンを含む層とが多層化されてなるラップ、またはポリテトラフルオロエチレン製のシートなどを使用することができる。
Next, as shown in FIG. 7, the
次に、図8に示すように、上記のように1層巻きに巻回された光ファイバ1を覆う介在部材160の表面に、加熱用ボビン150の軸方向に隣接する被覆層15同士が接触しないように光ファイバ1を1層巻きにする。なお、本実施形態では、光ファイバ1が切断されることなくボビン本体151に2層巻きにされる。つまり、1層目の光ファイバ1と2層目の光ファイバ1とが介在部材160を介して巻回されるため、被覆層15同士が加熱用ボビン150の径方向に離間された状態で光ファイバ1が巻回される。
Next, as shown in FIG. 8, the coating layers 15 adjacent to each other in the axial direction of the
なお、巻回された光ファイバ1を介在部材160で覆う工程と、介在部材160上に光ファイバ1を1層巻きに巻回する工程とを繰り返すことで、光ファイバ1を切断することなく、光ファイバ1を上記径方向に離間させつつ多層巻きにすることができる。
By repeating the step of covering the wound
以上のように、本実施形態における光ファイバの製造方法によれば、巻回工程P6において介在部材160が配置されるため、光ファイバ1の被覆層15同士が径方向に接触することを抑制しつつ光ファイバ1を多層巻きにし得る。このため、加熱用ボビン150に巻回される光ファイバ1の条長を長くすることができ、光ファイバ1を1層巻きにする場合に比べて、準備する加熱用ボビン150の数を減らすことが可能となる。
As described above, according to the method for manufacturing an optical fiber in the present embodiment, the
また、本実施形態における光ファイバの製造方法によれば、上述のように、介在部材160は加熱工程P7後に被覆層15から離間可能とされるため、加熱工程P7後に被覆層15と介在部材160とが接着して離れにくくなることなどが抑制され得る。
Further, according to the method for manufacturing an optical fiber in the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態における光ファイバの製造方法によれば、上述のように、光ファイバを切断しないため、被覆層形成工程P2の直後に巻回工程P6を行ってもよい。この場合、中間巻回工程P3を省略することができる。 Further, according to the method for manufacturing an optical fiber of the present embodiment, the winding step P6 may be performed immediately after the coating layer forming step P2 because the optical fiber is not cut as described above. In this case, the intermediate winding step P3 can be omitted.
また、本実施形態における光ファイバの製造方法によれば、上述のように、介在部材160は可撓性シートとされる。このような可撓性材料は弾性を有する傾向があるため、この介在部材160により光ファイバ1に加わる荷重が分散され得る。従って、より良好な光ファイバ1が製造され得る。
Further, according to the method for manufacturing an optical fiber in the present embodiment, as described above, the
以上、本発明について、第1及び第2実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。 As described above, the first and second embodiments have been described as examples of the present invention, but the present invention is not limited to these.
例えば、上述の第1及び第2実施形態では、加熱用ボビン150が光ファイバ裸線1N以下の線膨張係数を有する材料から形成された例を説明したが、加熱用ボビン150が光ファイバ裸線1Nよりも大きい線膨張係数を有する材料から形成されてもよい。ただし、上述のように光ファイバ1への応力を軽減する観点等から、加熱用ボビン150が光ファイバ裸線1N以下の線膨張係数を有する材料から形成されることが好ましい。
For example, in the above-described first and second embodiments, an example in which the
また、上述の第1実施形態では、切断工程P5を行った後に、切断された光ファイバ1を加熱用ボビン150に巻回する例を説明した。しかし、切断工程P5を行うことなく光ファイバ1を加熱用ボビン150に1層巻きにしてもよい。この場合、光ファイバ1のうち加熱用ボビン150に巻回された部分を中間巻回ボビン142に巻回された部分から切り離すために、加熱用ボビン150に巻回された部分の一端を切断してもよい。
In the above-described first embodiment, the example in which the cut
また、上述の第1実施形態では、加熱用ボビン150に巻回される光ファイバ1の全体にわたって被覆層15同士が互いに離間している例を説明したが、加熱用ボビン150の軸方向において隣り合う光ファイバ1の少なくとも一部における被覆層15同士が互いに離間するように巻回してもよい。この場合でも、加熱工程P7後において熱硬化性樹脂の未硬化成分が硬化して被覆層15同士が固着することがある程度抑制され得る。ただし、加熱工程P7後における被覆層同士の固着を抑制する効果を高めるために、加熱用ボビン150に巻回される光ファイバ1の全体にわたって被覆層15同士が互いに離間するように光ファイバを巻回することが好ましい。
In the above-described first embodiment, an example in which the coating layers 15 are separated from each other over the entire
また、上述の第2実施形態では、光ファイバ1を切断することなく多層巻きにした例を説明したが、第1実施形態と同様に切断工程P5により光ファイバ1を切断し、切断された光ファイバ1の間に介在部材を介在させることで光ファイバ1を多層巻きにしてもよい。この場合、多層巻きにされる一部の層において光ファイバが1層巻きにされ、他の複数の層で光ファイバ1が切断されずに巻回されてもよい。また、複数の加熱用ボビン150のうち一部に対して光ファイバを1層巻きにし、他の加熱用ボビン150に対して多層巻きにしてもよい。
Further, in the above-described second embodiment, an example in which the
また、上述の第2実施形態では、介在部材が可撓性を有するシートから形成された例を説明したが、光ファイバを加熱用ボビン150の径方向に離間させることができ、また、加熱工程後に被覆層から離間可能であれば、その他の材料から介在部材を形成してもよい。
Further, in the above-described second embodiment, an example in which the interposed member is formed from a flexible sheet has been described. However, the optical fiber can be separated in the radial direction of the
以下、実施例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the content of the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
(比較例)
まず、線引工程P1により、15m/分の線引速度で光ファイバ母材1Pを線引きし、外径が約250μmの光ファイバ裸線1Nを形成した。
(Comparative example)
First, in the drawing step P1, the
その後、被覆層形成工程P2により光ファイバ1を形成した。より具体的には、まず、第1熱硬化性樹脂(信越化学工業株式会社製OF−180)で光ファイバ裸線1Nを覆った上、筒長が約600mm、加熱温度が約450℃とされる第1コーティング装置131に光ファイバ裸線1Nを通した。これにより、第1熱硬化性樹脂が1次硬化し、光ファイバ裸線1Nに内側被覆層13が形成された。この内側被覆層13の外径は約400μmであった。次に、第2熱硬化性樹脂(信越化学工業株式会社製OF−20)で上記内側被覆層13を覆った上、筒長が約800mm、加熱温度が約550℃とされる第2コーティング装置133に光ファイバ裸線1Nを通した。これにより、第2熱硬化性樹脂が1次硬化して光ファイバ裸線1Nに外側被覆層14が形成された。すなわち、光ファイバ裸線1Nが被覆層15で覆われた光ファイバ1が形成された。この外側被覆層14の外径、すなわち、光ファイバ1の外径は約450μmであった。
After that, the
以上のようにして形成された光ファイバ1を、中間巻回工程P3により中間巻回ボビン142に巻回した後、切断工程P5により所定の長さとされた3本の光ファイバ1を形成した。
After the
次に、図9に示すように、これら3本の光ファイバ1のそれぞれを、両端Ea,Ebを余らせて直径約7cmのリング状に曲げた。その後、一端Eaを螺旋状に2回旋回させて螺旋部Wを形成し、この螺旋部Wに他端Ebを通してリング状サンプル1Sを形成した。このように形成された3つのリング状サンプル1Sのそれぞれにつき、他端Ebを固定した上、一端Eaを5mm/分の速度で引っ張った。こうすることで、螺旋部Wの螺旋径が狭まり、一端Eaの被覆層15と、他端Ebの被覆層15とが互いに擦れ合って摩擦力が生じる。3つのリング状サンプル1Sについて上記摩擦力を測定した。その結果を図10に示す。図10の「比較例」のグラフが示すように、これらリング状サンプル1Sの摩擦力は平均約3.45Nであった。
Next, as shown in FIG. 9, each of these three
その後、リング状サンプル1Sの螺旋をほどいて加熱用ボビン150に多層巻きにし、これら3つの加熱用ボビン150について、150℃で24時間の加熱を行った。その結果、加熱用ボビン150から光ファイバ1を巻き外す際に被覆層15が光ファイバ裸線1Nから剥離してしまうことが確認された。
Thereafter, the spiral of the ring-shaped
(実施例1)
比較例と同様の3本の光ファイバ1を形成した。次に、これら3本の光ファイバ1のそれぞれに対して巻回工程P6を行った。すなわち、被覆層15同士が接触しないように光ファイバ1を加熱用ボビン150のボビン本体151に1層巻きにした。なお、加熱用ボビン150のボビン本体151の外径は約450mmであり、ボビン本体151の軸方向の長さは約450mmであった。このボビン本体151に巻きピッチλが約1.2mmとなるように光ファイバ1を巻回した。
(Example 1)
Three
その後、光ファイバ1が巻回された3つの加熱用ボビン150に対して加熱工程P7を行った。すなわち、当該3つの加熱用ボビン150を追加加熱炉に入れ、150℃で3時間加熱した。
Thereafter, the heating step P7 was performed on the three
次に、加熱後の加熱用ボビン150のそれぞれから光ファイバ1を巻き外した。このとき、被覆層15が何ら損傷することなく、光ファイバ1を加熱用ボビン150から巻き外すことができた。その後、比較例と同様に、図9に示すリング状サンプル1Sを3つ形成した。これら3つのリング状サンプル1Sのそれぞれについて、比較例と同様に上記摩擦力を測定したところ、図10の「実施例1」のグラフが示すように、リング状サンプル1Sの摩擦力は平均約1.79Nであった。
Next, the
(実施例2)
比較例と同様の3本の光ファイバ1を形成した。次に、実施例1と同様の条件で巻回工程P6を行い、さらに、光ファイバ1が巻回された3つの加熱用ボビン150に対して加熱工程P7を行った。本実施例における加熱工程P7は、実施例1と異なり、150℃で24時間とした。すなわち、実施例1よりも長時間にわたって加熱工程P7を行った。
(Example 2)
Three
次に、加熱後の加熱用ボビン150のそれぞれから光ファイバ1を巻き外した。このとき、被覆層15が何ら損傷することなく、光ファイバ1を加熱用ボビン150から巻き外すことができた。その後、比較例と同様に、図9に示すリング状サンプル1Sを3つ形成した。これら3つのリング状サンプル1Sのそれぞれについて、比較例と同様に上記摩擦力を測定したところ、図10の「実施例2」のグラフが示すように、リング状サンプル1Sの摩擦力は平均約0.68Nであった。
Next, the
その後、比較例と同様に、リング状サンプル1Sの螺旋をほどいて加熱用ボビン150に多層巻きにし、これら3つの加熱用ボビン150に対して、150℃で24時間の加熱を行った。その結果、加熱用ボビン150から光ファイバ1を巻き外す際に被覆層15が光ファイバ裸線1Nから剥離しないことが確認された。
Then, similarly to the comparative example, the spiral of the ring-shaped
上記のように比較例では、多層巻きにして150℃×24時間の加熱を行った後に、加熱用ボビン150から光ファイバ1を巻き外す際に被覆層15が損傷した。これに対して、実施例1、実施例2では、加熱工程P7の後に、被覆層15を何ら損傷させることなく、加熱用ボビン150から巻き外せた。このため、本発明の光ファイバの製造方法によれば、良好な光ファイバを製造し得ることが確認された。
As described above, in the comparative example, the
また、比較例では、加熱工程P7を行わずにリング状サンプル1Sの摩擦力が測定され、実施例1では、150℃×3時間の加熱工程P7の後にリング状サンプル1Sの摩擦力が測定され、実施例2では、150℃×24時間の加熱工程P7の後にリング状サンプル1Sの摩擦力が測定された。図10から明らかなように、加熱工程P7を長時間行う程、被覆層同士の摩擦力が小さくなる結果となった。すなわち、被覆層が熱的に損傷しない範囲で加熱工程P7を十分長時間行うことで、被覆層の表面性を良好にし得る結果となった。
In the comparative example, the frictional force of the ring-shaped
本発明によれば、良好な光ファイバを製造し得る光ファイバの製造方法が提供され、ファイバレーザなどにおいて利用可能である。 According to the present invention, an optical fiber manufacturing method capable of manufacturing an excellent optical fiber is provided, and can be used in a fiber laser or the like.
1・・・光ファイバ
1N・・・光ファイバ裸線
1P・・・光ファイバ母材
11・・・コア
12・・・クラッド
13・・・内側被覆層
14・・・外側被覆層
15・・・被覆層
110・・・紡糸炉
131・・・第1コーティング装置
132・・・第1加熱炉
133・・・第2コーティング装置
134・・・第2加熱炉
142・・・中間巻回ボビン
150・・・加熱用ボビン
151・・・ボビン本体
160・・・介在部材
DESCRIPTION OF
Claims (8)
熱硬化性樹脂を1次硬化させてなる被覆層を前記光ファイバ裸線に設けて光ファイバを形成する被覆層形成工程と、
隣接する前記光ファイバの少なくとも一部における前記被覆層同士を互いに離間させて前記光ファイバを加熱可能なボビンに巻回する巻回工程と、
前記ボビンに巻回された前記光ファイバを加熱して、前記熱硬化性樹脂を2次硬化させる加熱工程と、
を備える
ことを特徴とする光ファイバの製造方法。 A drawing step of drawing an optical fiber preform to form an optical fiber bare wire,
A coating layer forming step of forming an optical fiber by providing a coating layer formed by primary curing of a thermosetting resin on the bare optical fiber,
A winding step of winding the optical fiber around a heatable bobbin by separating the coating layers in at least a part of the adjacent optical fiber from each other,
A heating step of heating the optical fiber wound around the bobbin and secondary curing the thermosetting resin,
A method for manufacturing an optical fiber, comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバの製造方法。 The method for manufacturing an optical fiber according to claim 1, wherein the coating layers are separated from each other over the entirety of the optical fiber wound around the bobbin.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光ファイバの製造方法。 3. The method according to claim 1, wherein, in the winding step, the optical fiber is wound in a single layer around an outer peripheral surface of the bobbin. 4.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光ファイバの製造方法。 In the winding step, the optical fiber is formed into a multi-layer winding around the outer peripheral surface of the bobbin, and an intervening member that can be separated from the coating layer after the heating step is disposed between the layers of the optical fiber that are formed into the multi-layer winding. The method for manufacturing an optical fiber according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項4に記載の光ファイバの製造方法。 The method according to claim 4, wherein the intervening member is a flexible sheet.
前記巻回工程において、前記切断工程で切断された前記光ファイバを前記ボビンに巻回する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の光ファイバの製造方法。 Further comprising a cutting step of cutting the optical fiber to a predetermined length before the winding step,
The method of manufacturing an optical fiber according to any one of claims 1 to 5, wherein, in the winding step, the optical fiber cut in the cutting step is wound around the bobbin.
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の光ファイバの製造方法。 The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the bobbin is formed of a material having a linear expansion coefficient equal to or less than the bare optical fiber.
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の光ファイバの製造方法。
The method according to any one of claims 1 to 7, wherein ytterbium (Yb) is added to a core of the optical fiber.
Priority Applications (1)
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2018
- 2018-07-26 JP JP2018140770A patent/JP2020016798A/en active Pending
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