JP3511811B2 - 光ファイバの製造方法 - Google Patents
光ファイバの製造方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
- C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
- C03B37/0253—Controlling or regulating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2205/00—Fibre drawing or extruding details
- C03B2205/40—Monitoring or regulating the draw tension or draw rate
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバを安価に
製造する方法、特に本発明は低損失で、信頼性の高い光
ファイバを経済的に製造する方法に関する。
製造する方法、特に本発明は低損失で、信頼性の高い光
ファイバを経済的に製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年光ファイバは生産性を向上させるた
め、プリフォームの大型化が急速に進められてきた。し
かし、光ファイバ用ガラスプリフォームを大型化し、外
径を太くすると、伝送損失が高くなる問題があった。ま
た、伝送損失の増加ばかりでなく、ガラス中に生成され
るガラス欠陥が増加し、水素特性（ガラス中に拡散した
水素がガラス中の欠陥と反応して、伝送損失を増加させ
る現象）を悪くする問題があった。例えば、太径のガラ
スプリフォームを線引し、１２５μｍの光ファイバを製
造するには、ガラスプリフォームを電気炉で加熱し、ガ
ラス粘度を下げて、加熱溶融部を引き伸ばす方法がとら
れている。プリフォーム外径が太くなるにしたがって、
ガラスが十分加熱できなくなり、従来と同様な線引を行
うため、温度を上げて対応してきた。しかしこの結果、
線引時にガラス中に生成するガラス欠陥が増加し、伝送
損失が高くなるとともに、水素特性も悪くなり、長期信
頼性の問題が発生していた。
め、プリフォームの大型化が急速に進められてきた。し
かし、光ファイバ用ガラスプリフォームを大型化し、外
径を太くすると、伝送損失が高くなる問題があった。ま
た、伝送損失の増加ばかりでなく、ガラス中に生成され
るガラス欠陥が増加し、水素特性（ガラス中に拡散した
水素がガラス中の欠陥と反応して、伝送損失を増加させ
る現象）を悪くする問題があった。例えば、太径のガラ
スプリフォームを線引し、１２５μｍの光ファイバを製
造するには、ガラスプリフォームを電気炉で加熱し、ガ
ラス粘度を下げて、加熱溶融部を引き伸ばす方法がとら
れている。プリフォーム外径が太くなるにしたがって、
ガラスが十分加熱できなくなり、従来と同様な線引を行
うため、温度を上げて対応してきた。しかしこの結果、
線引時にガラス中に生成するガラス欠陥が増加し、伝送
損失が高くなるとともに、水素特性も悪くなり、長期信
頼性の問題が発生していた。
【０００３】特公平８−９４９０号公報にはガラス欠陥
の発生を防ぎ、長期信頼性の優れた光ファイバを得る為
の指針が示されている。すなわち、光ファイバ母材の一
端部を２０００℃以上の温度で長さＬにわたって該母材
の軟化温度以上に加熱し、線引速度Ｖ1 ≧Ｌ／０．０２
（秒）の速度Ｖ1 で線引することが開示されている。ガ
ラス欠陥を少なくする定性的な手段として、母材半径
を細くすること、線引速度を速くすること、線引炉
長を短くすること及び線引炉温度を低くすることが有
効と記載されている。ガラスプリフォームを太くし、線
引炉温度を高くすると上記とに反することになり、
ガラス欠陥が増加し、伝送損失の増加、水素特性の劣化
につながったものと考えられる。このようなガラス欠陥
を減少させる為、線引炉の温度を低下させると、ガラス
の粘度が大きくなり、無理に線引するとガラス強度が低
下する別の問題が発生した。
の発生を防ぎ、長期信頼性の優れた光ファイバを得る為
の指針が示されている。すなわち、光ファイバ母材の一
端部を２０００℃以上の温度で長さＬにわたって該母材
の軟化温度以上に加熱し、線引速度Ｖ1 ≧Ｌ／０．０２
（秒）の速度Ｖ1 で線引することが開示されている。ガ
ラス欠陥を少なくする定性的な手段として、母材半径
を細くすること、線引速度を速くすること、線引炉
長を短くすること及び線引炉温度を低くすることが有
効と記載されている。ガラスプリフォームを太くし、線
引炉温度を高くすると上記とに反することになり、
ガラス欠陥が増加し、伝送損失の増加、水素特性の劣化
につながったものと考えられる。このようなガラス欠陥
を減少させる為、線引炉の温度を低下させると、ガラス
の粘度が大きくなり、無理に線引するとガラス強度が低
下する別の問題が発生した。
【０００４】更に、特公昭５６−４９８５８号公報は、
石英ガラス製プリフォームを加熱延伸して光ファイバを
製造する方法において、クラッド／コア径比が０．７以
下のプリフォームを１９５０〜２１００℃の温度、線引
張力７〜６５ｇ重（プリフォーム１本当たり）で線引す
ることを示している。しかし、これら公知の方法では、
伝送損失が低く、水素特性の優れた光ファイバを取得す
ることはできなかった。
石英ガラス製プリフォームを加熱延伸して光ファイバを
製造する方法において、クラッド／コア径比が０．７以
下のプリフォームを１９５０〜２１００℃の温度、線引
張力７〜６５ｇ重（プリフォーム１本当たり）で線引す
ることを示している。しかし、これら公知の方法では、
伝送損失が低く、水素特性の優れた光ファイバを取得す
ることはできなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】生産性を向上させるた
めプリフォームを大型化すると、プリフォーム外径が大
きくなって伝送損失が増加し、水素特性が劣化するとい
う問題が生じる。本発明は、このような問題を解決する
ことができ、プリフォーム外径が大きくなっても、線引
速度をプリフォーム外径から規定される一定速度以上に
設定しておくことにより、伝送損失が低く、水素特性の
優れた光ファイバを製造することができる光ファイバの
製造方法を提供することを目的とする。
めプリフォームを大型化すると、プリフォーム外径が大
きくなって伝送損失が増加し、水素特性が劣化するとい
う問題が生じる。本発明は、このような問題を解決する
ことができ、プリフォーム外径が大きくなっても、線引
速度をプリフォーム外径から規定される一定速度以上に
設定しておくことにより、伝送損失が低く、水素特性の
優れた光ファイバを製造することができる光ファイバの
製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意努力した結果、プリフォームの外
径に対して線引速度を特定範囲に保持することが有効で
あることを発見し本発明に到達した。すなわち、本発明
は、コアとコアの外周に有り、コアより屈折率の低いク
ラッドからなる石英ガラスプリフォームを加熱炉で加
熱、溶融して、光ファイバに線引する方法において、石
英ガラスプリフォームの外径Ｄ（ｍｍ）をＤ≧７０と
し、前記外径Ｄ（ｍｍ）に対し、線引速度Ｖ（ｍ／分）
をＶ＞６．１Ｄの範囲に設定し、かつプリフォームの外
径の増加に応じて線引時の張力を増加させることを特徴
とする光ファイバの製造方法を提供する。線引速度Ｖが
６．１Ｄ以下であると、線引速度がプリフォーム外径に
対して充分でなく、プリフォーム及びここから線引され
るファイバが高温に保持される時間が長くなり、ガラス
中に欠陥が生成されやすくなる。このため、水素特性の
悪化をまねくことになる。一方、線引速度が速くなりす
ぎると、線引時に生じた応力が十分に緩和しないで冷却
されてしまうため、残留応力による強度の低下、あるい
は伝送特性の劣化をまねく。更に、線引時にかかる張力
をプリフォームの外径の増加に応じて増加させると伝送
損失を低減させることができる。また、線引時の張力Ｔ
を石英ガラスプリフォーム外径Ｄに対しＴ＝０．７５Ｄ
±１０ｇの範囲とするのが好ましい。線引速度の好まし
い範囲は１３Ｄ＞Ｖ＞６．１Ｄの範囲にある。
を達成するために鋭意努力した結果、プリフォームの外
径に対して線引速度を特定範囲に保持することが有効で
あることを発見し本発明に到達した。すなわち、本発明
は、コアとコアの外周に有り、コアより屈折率の低いク
ラッドからなる石英ガラスプリフォームを加熱炉で加
熱、溶融して、光ファイバに線引する方法において、石
英ガラスプリフォームの外径Ｄ（ｍｍ）をＤ≧７０と
し、前記外径Ｄ（ｍｍ）に対し、線引速度Ｖ（ｍ／分）
をＶ＞６．１Ｄの範囲に設定し、かつプリフォームの外
径の増加に応じて線引時の張力を増加させることを特徴
とする光ファイバの製造方法を提供する。線引速度Ｖが
６．１Ｄ以下であると、線引速度がプリフォーム外径に
対して充分でなく、プリフォーム及びここから線引され
るファイバが高温に保持される時間が長くなり、ガラス
中に欠陥が生成されやすくなる。このため、水素特性の
悪化をまねくことになる。一方、線引速度が速くなりす
ぎると、線引時に生じた応力が十分に緩和しないで冷却
されてしまうため、残留応力による強度の低下、あるい
は伝送特性の劣化をまねく。更に、線引時にかかる張力
をプリフォームの外径の増加に応じて増加させると伝送
損失を低減させることができる。また、線引時の張力Ｔ
を石英ガラスプリフォーム外径Ｄに対しＴ＝０．７５Ｄ
±１０ｇの範囲とするのが好ましい。線引速度の好まし
い範囲は１３Ｄ＞Ｖ＞６．１Ｄの範囲にある。
【０００７】本発明者らの研究によると、光ファイバの
伝送損失は線引時の線引速度に影響されることがわかっ
た。図２にプリフォーム外径７０ｍｍの場合の線引速度
と伝送損失の関係を示す。線速が速くなるにしたがっ
て、伝送損失は低減し、４００ｍ／分前後でほぼ一定値
に飽和する傾向が見られる。この時ファイバにかかる張
力は５０〜７０ｇであった。通常プリフォーム外径が変
わっても、線引張力は一定に保つのが一般的であった。
このことは、例えば特公昭５６−４９８５８号公報に記
載されている。しかし、本発明者らが注意深く調査した
結果、プリフォーム外径が変わっても線速に対する同様
の傾向はみられるものの、伝送損失が飽和する線引速度
がプリフォームサイズにより変わることがわたっか。こ
の時ファイバにかかる張力は５０〜７０ｇの一定値では
なく、プリフォーム外径の太径化合物に伴い、伝送損失
が低下する張力も増加していることがわかった。
伝送損失は線引時の線引速度に影響されることがわかっ
た。図２にプリフォーム外径７０ｍｍの場合の線引速度
と伝送損失の関係を示す。線速が速くなるにしたがっ
て、伝送損失は低減し、４００ｍ／分前後でほぼ一定値
に飽和する傾向が見られる。この時ファイバにかかる張
力は５０〜７０ｇであった。通常プリフォーム外径が変
わっても、線引張力は一定に保つのが一般的であった。
このことは、例えば特公昭５６−４９８５８号公報に記
載されている。しかし、本発明者らが注意深く調査した
結果、プリフォーム外径が変わっても線速に対する同様
の傾向はみられるものの、伝送損失が飽和する線引速度
がプリフォームサイズにより変わることがわたっか。こ
の時ファイバにかかる張力は５０〜７０ｇの一定値では
なく、プリフォーム外径の太径化合物に伴い、伝送損失
が低下する張力も増加していることがわかった。
【０００８】この伝送損失が飽和する最低の線引速度を
プリフォーム外径に対してプロットしたものを図１に示
す。ほぼ線形関係にあることがわかる。図１において、
良好な伝送損失を示すのは、直線の上側にあたる。図１
のプロットに対して線引時にかかる張力Ｔはプリフォー
ム外径３５ｍｍ、７０ｍｍ、１００ｍｍに対してそれぞ
れ２０〜３０ｇ、４５〜５５ｇ、６５〜７５ｇであっ
た。この関係はほぼ線形の関係であり、プリフォーム外
径Ｄに対してＴ＝０．７５２Ｄの関係にある。許容範囲
としては±１０ｇが望ましく、さらに好ましくは±５ｇ
が良い。すなわち、プリフォーム外径が大きくなり、線
引する為に線引炉の温度を上げても、線引速度を図１に
対応した線速以上に設定しておくことにより、線引時の
ガラス欠陥の形成が抑制され、伝送損失の良好なファイ
バを安定に製造できる。このとき水素特性も良好なもの
が得られることが確認された。
プリフォーム外径に対してプロットしたものを図１に示
す。ほぼ線形関係にあることがわかる。図１において、
良好な伝送損失を示すのは、直線の上側にあたる。図１
のプロットに対して線引時にかかる張力Ｔはプリフォー
ム外径３５ｍｍ、７０ｍｍ、１００ｍｍに対してそれぞ
れ２０〜３０ｇ、４５〜５５ｇ、６５〜７５ｇであっ
た。この関係はほぼ線形の関係であり、プリフォーム外
径Ｄに対してＴ＝０．７５２Ｄの関係にある。許容範囲
としては±１０ｇが望ましく、さらに好ましくは±５ｇ
が良い。すなわち、プリフォーム外径が大きくなり、線
引する為に線引炉の温度を上げても、線引速度を図１に
対応した線速以上に設定しておくことにより、線引時の
ガラス欠陥の形成が抑制され、伝送損失の良好なファイ
バを安定に製造できる。このとき水素特性も良好なもの
が得られることが確認された。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明を限定する意図のものではない。 （実施例及び比較例）ＧｅＯ2 をドープしたコアとこの
外周に形成した純シリカのクラッドからなるプリフォー
ムを、プリフォーム外径を変えて線引した。このときに
試作したコアの屈折率分布はステップ状で、コア／クラ
ッドの比屈折率差は０．３５％、クラッド／コア外径倍
率は１６倍とした。
するが、本発明を限定する意図のものではない。 （実施例及び比較例）ＧｅＯ2 をドープしたコアとこの
外周に形成した純シリカのクラッドからなるプリフォー
ムを、プリフォーム外径を変えて線引した。このときに
試作したコアの屈折率分布はステップ状で、コア／クラ
ッドの比屈折率差は０．３５％、クラッド／コア外径倍
率は１６倍とした。
【００１０】（１）プリフォーム外径７０ｍｍで線引速
度を３００、５００ｍ／分の２水準で試作した。このと
きファイバにかかる張力を測定したところ、それぞれ３
３ｇ、５５ｇであった。この結果、以下表１に示される
結果が得られた。
度を３００、５００ｍ／分の２水準で試作した。このと
きファイバにかかる張力を測定したところ、それぞれ３
３ｇ、５５ｇであった。この結果、以下表１に示される
結果が得られた。
【表１】
なお、水素特性は水素１００％雰囲気に１週間放置した
後、１．３８μｍでの伝送損失増加量で評価した。
後、１．３８μｍでの伝送損失増加量で評価した。
【００１１】（２）プリフォーム外径１００ｍｍで線引
速度を４００、７００ｍ／分の２水準で試作した。この
ときファイバにかかった張力は、それぞれ４４ｇ、７８
ｇであった。この結果、以下表２の結果が得られた。
速度を４００、７００ｍ／分の２水準で試作した。この
ときファイバにかかった張力は、それぞれ４４ｇ、７８
ｇであった。この結果、以下表２の結果が得られた。
【表２】
なお、水素特性は水素１００％雰囲気に１週間放置した
後、１．３８μｍでの伝送損失増加量で評価した。
後、１．３８μｍでの伝送損失増加量で評価した。
【００１２】
【発明の効果】本発明に従い、線引速度をプリフォーム
外径に対して特定の比例関係式以上に保つときは、伝送
損失が低減し、水素特性（１．３８μｍでの損失増加）
が著しく改善される。本発明の効果はコアにＧｅＯ2 を
ドープした光ファイバについて特に有効であり、コアの
ＧｅＯ2 をドープ量に左右されるものではない。例え
ば、コアが階段型の形状を有する分散シフトファイバに
もこの関係を適用することができる。また、プリフォー
ムの製法にも依存しない。ＭＣＶＤ法、ＶＡＤ法、ＯＶ
Ｄ法いずれの方法であっても、ガラス母材を加熱溶融し
て線引する場合には、この方法は有効である。
外径に対して特定の比例関係式以上に保つときは、伝送
損失が低減し、水素特性（１．３８μｍでの損失増加）
が著しく改善される。本発明の効果はコアにＧｅＯ2 を
ドープした光ファイバについて特に有効であり、コアの
ＧｅＯ2 をドープ量に左右されるものではない。例え
ば、コアが階段型の形状を有する分散シフトファイバに
もこの関係を適用することができる。また、プリフォー
ムの製法にも依存しない。ＭＣＶＤ法、ＶＡＤ法、ＯＶ
Ｄ法いずれの方法であっても、ガラス母材を加熱溶融し
て線引する場合には、この方法は有効である。
【図１】図１は、本発明の効果を発揮する範囲を示すプ
リフォーム外径（ｍｍ）−線引速度（ｍ／ｍｉｎ）の関
係を示すグラフである。
リフォーム外径（ｍｍ）−線引速度（ｍ／ｍｉｎ）の関
係を示すグラフである。
【図２】図２は、本発明における線引速度（ｍ／ｍｉ
ｎ）と水素特性を表す１．３μｍ伝送損失（ｄＢ／ｋ
ｍ）との関係を示すグラフである。
ｎ）と水素特性を表す１．３μｍ伝送損失（ｄＢ／ｋ
ｍ）との関係を示すグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平１−298037（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−83233（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−211535（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−33472（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C03B 37/00 - 37/16
Claims (2)
- 【請求項１】 コアと、コアの外周に有りコアより屈折
率の低いクラッドからなる石英ガラスプリフォームを加
熱炉で加熱、溶融して、光ファイバに線引する方法にお
いて、石英ガラスプリフォームの外径Ｄ（ｍｍ）をＤ≧
７０とし、前記外径Ｄ（ｍｍ）に対し、線引速度Ｖ（ｍ
／分）をＶ＞６．１Ｄの範囲に設定し、かつプリフォー
ムの外径の増加に応じて線引時の張力を増加させること
を特徴とする光ファイバの製造方法。 - 【請求項２】 線引時の張力Ｔを石英ガラスプリフォー
ム外径Ｄ（ｍｍ）に対しＴ＝０．７５２Ｄ±１０ｇの範
囲とする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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20177796A JP3511811B2 (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 光ファイバの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20177796A JP3511811B2 (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 光ファイバの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1045421A JPH1045421A (ja) | 1998-02-17 |
| JP3511811B2 true JP3511811B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=16446778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20177796A Expired - Fee Related JP3511811B2 (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 光ファイバの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3511811B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2809386B1 (fr) * | 2000-05-25 | 2003-01-17 | Cit Alcatel | Procede de fabrication d'une fibre optique avec controle des caracteristiques de transmission |
| EP1533284A4 (en) * | 2002-07-10 | 2011-04-27 | Sumitomo Electric Industries | OPTICAL FIBER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
| JP5700699B2 (ja) * | 2012-05-11 | 2015-04-15 | 株式会社フジクラ | 広帯域低損失光ファイバの製造方法 |
| JP6951852B2 (ja) | 2017-03-27 | 2021-10-20 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバ及び光ファイバの製造方法 |
-
1996
- 1996-07-31 JP JP20177796A patent/JP3511811B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1045421A (ja) | 1998-02-17 |
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Legal Events
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