JP3557606B2 - 光ファイバおよび光ファイバの製造方法 - Google Patents
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- G02B6/02285—Characterised by the polarisation mode dispersion [PMD] properties, e.g. for minimising PMD
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光ファイバおよびその製造方法に関するものである。１．３μｍ帯シングルモードファイバ、分散シフト、分散補償ファイバの他、いかなる種類の光ファイバおよびその製造方法にも適用することができるが、特にコアへのＧｅの添加量が多く、ＰＭＤ（偏波モード分散：単に偏波分散ともいう）が大きい分散補償ファイバおよびその製造方法に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ母材の一端を加熱・軟化させ、そこから光ファイバを線引きする従来の光ファイバの製造方法では、光ファイバのコア部分およびその周囲のクラッド部分の断面形状を完全に真円形の同心円状とすることは困難であり、わずかに楕円状または歪んだ円状となるのが通例であった。従って、光ファイバの断面構造における屈折率分布も完全な同心円状でなくなり、これが原因となって光ファイバ断面内の直交する２偏波間の群速度に差異が生じ、偏波分散が大きくなってしまうという問題があった。このため、大容量かつ長距離の伝送が必要とされる海底ケーブル用または幹線ケーブル用の光ファイバとして実用化する場合には、偏波分散の影響が大きく現れてしまう。また、この偏波分散は、同一程度のコア非円でもコアに添加するドーパント、例えばＧｅＯ２ の添加量が大きいほど大きな値となる。
【０００３】
こうした偏波分散の問題を解消すべく、光ファイバ母材から光ファイバを線引きし、この光ファイバに所定の被覆材料をコーティングした後、この光ファイバを回転軸が周期的に応動させる揺動するガイドローラでガイドすることにより、光ファイバに所定のねじりを付与する光ファイバの製造方法が提案されている （特開平６−１７１９７０参照）。
【０００４】
以下、この光ファイバの製造方法の概略を、図９および図１０を用いて説明する。ここで、図９は光ファイバの製造方法を説明するための製造工程図、図１０は光ファイバにねじりを付与する方法を説明するための図である。
【０００５】
図９に示すように、光ファイバ母材３００が線引き炉３１０の中に送られ、線引き炉３１０内で加熱・軟化させた光ファイバ母材３００の一端から光ファイバ３２０が線引きされる。この線引きされた光ファイバ３２０は、直径モニタ３３０を介してコーティング処理装置３４０を通過し、このコーティング処理装置３４０で高分子コーティングを施される。その後、光ファイバ３２０は、コーティング同心性モニタ３５０、例えばＵＶランプを有するコーティング樹脂硬化装置３６０、コーティング直径モニタ３７０を順次通過する。
【０００６】
次いで、光ファイバ３２０は、第１乃至第３のガイドローラ３８１、３８２、３８３と光ファイバ３２０を所定の力で引っ張る引張りキャプスタン３９０を有する領域４００に入る。ここで、第１のガイドローラ３８１の回転軸が引張りタワー軸に平行な方向の回りに揺動する点に本製造方法の特徴がある。なお、第１のガイドローラ３８１の次段に設置された第２のガイドローラ３８２および次次段に設置された第３のガイドローラ３８３は、それぞれその回転軸が固定されている。
【０００７】
図１０に示すように、例えば第１のガイドローラ３８１が引張りタワー軸に平行な方向の回りに角度θだけ傾くと、この傾きによって光ファイバ３２０に横方向の力が加わり、光ファイバ３２０が第１のガイドローラ３８１のローラ表面を転動する。そしてこの転動が母材の加熱部まで伝わることにより、光ファイバ３２０に長手方向軸回りのねじりが付与される。続いて、第１のガイドローラ３８１は元の状態に戻る。こうして、図中の両頭矢印に示されるように、第１のガイドローラ３８１の角度０から角度＋θまで揺動する非対称の往復運動が繰り返されることにより、光ファイバ３２０には間欠的にねじりが付与される。
【０００８】
なお、この第１のガイドローラ３８１の揺動運動は、図１０に示される場合に限らず、引張りタワー軸に平行な方向の回りに角度−θから角度＋θまでの２θ間の対称的な往復運動であってもよい。また、第１のガイドローラ３８１の軸方向に揺動する対称的な往復運動であってもよい。これらの場合、光ファイバ３２０には進行方向に対して時計回りのねじりと反時計回りのねじりとが交番的に付与される。
【０００９】
以上のように、提案されている光ファイバの製造方法によれば、光ファイバ３２０に間欠的または交番的にねじりが付与されていることにより、たとえコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくとも、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と等価的に偏波分散を抑制した光ファイバ３２０を得ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の光ファイバの製造方法においては、第１のガイドローラ３８１の揺動運動によって光ファイバ３２０がローラ表面をスムーズに転動することができず、そのため光ファイバ３２０に所定のねじりを有効に付与することができないという問題がある。
【００１１】
この問題を明確にするため、図１１を用いて説明する。ここで、図１１（ａ）は光ファイバの製造装置のガイド部分の模式図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の第１のガイドローラを上から見た図、図１１（ｃ）は図１１（ｂ）の第１のガイドローラを横から見た図である。
【００１２】
図１１（ａ）に示すように、回転軸が引張りタワー軸に平行な方向の回りに揺動する第１のガイドローラ３８１に対して、次段の回転軸が固定されている第２のガイドローラ３８２は相対的に高い位置に設置されている。従って、図中において、線引き炉側から送られてきた光ファイバ３２１は第１のガイドローラ３８１のローラの右側面から底面を通り左側面に至るまで接触した後、光ファイバ３２２としてローラの左側面から離脱して第２のガイドローラ３８２に送られるが、このときの光ファイバが第１のガイドローラ３８１のローラ表面に接触する長さは、円周角９０°に相当するローラ円周を越える長さになる。なお、ここでは図示しないが、第２のガイドローラ３８２のローラ幅は、上記図１０に示す場合と同様に、第１のガイドローラ３８１のローラ幅と同じである。
【００１３】
次に、このような条件の下で、揺動する第１のガイドローラ３８１により光ファイバ３２０をガイドする場合について述べる。
【００１４】
図１１（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１のガイドローラ３８１が角度＋θだけ傾いた状態においては、線引き炉３１０側から第１のガイドローラ３８１の右側面に到達した光ファイバ３２１は第１のガイドローラ３８１の右側面からローラ表面に接触し始め、底面を通り左側面に至るまで接触を続けた後、ローラから離脱し、光ファイバ３２２として次段の第２のガイドローラ３８２へ向かっている。
【００１５】
この状態から第１のガイドローラ３８１が元の状態に戻ると、第１のガイドローラ３８１の右側面において、光ファイバ３２１ａはその進行方向に向かって反時計回りにローラ表面を転動し、光ファイバ３２１ｂの位置まで達しようとする。他方、第１のガイドローラ３８１の左側面においては、光ファイバ３２２ａはその進行方向に向かって時計回りにローラ表面を転動し、光ファイバ３２２ｂの位置まで達しようとする。このように、第１のガイドローラ３８１の右側面と左側面とにおいては、転動する方向が互いに逆になるため、互いに相手の転動を妨害し合う関係になる。
【００１６】
従って、第１のガイドローラ３８１の右側面における光ファイバ３２１ａから光ファイバ３２１ｂへの反時計回りの転動は、左側面における光ファイバ３２２ａから光ファイバ３２２ｂへの時計回りの転動によって妨害され、部分的に摺動することになる。このため、本来は光ファイバ３２１ａから光ファイバ３２１ｂへの反時計回りの転動により光ファイバ３２０にその進行方向に向かって反時計回りのねじりを付与するはずであるのが、有効にねじり付与することができなくなる。
【００１７】
この原因は、第１に、第２のガイドローラ３８２が第１のガイドローラ３８１の設置位置より高い位置に設置されているため、光ファイバ３２０が第１のガイドローラ３８１の右側面のみならず左側面にも接触することになり、この左側面において生じる光ファイバの転動が右側面における転動を妨害することである。第２に、第２のガイドローラ３８２のローラ幅が第１のガイドローラ３８１のローラ幅と同じであるため、第２のガイドローラ３８２のローラ表面においても光ファイバ３２０が転動可能となり、第１のガイドローラ３８１の左側面における光ファイバ３２０の転動を抑制することができないこと、また第２のガイドローラ３８２における光ファイバ３２０の転動が第１のガイドローラ３８１の左側面における転動と同様の効果をもち、第１のガイドローラ３８１の右側面における転動を妨害することである。
【００１８】
従って、上記図９に示した従来例においては、揺動する第１のガイドローラ３８１と次段の第２のガイドローラ３８２とが同じ高さに設置されているため、光ファイバ３２０への有効なねじりの付与を妨げる上記第１の原因は解消されているが、第２のガイドローラ３８２が第１のガイドローラ３８１と同じローラ幅を有し、第２のガイドローラ３８２のローラ表面においても光ファイバ３２０が転動可能な構造であるという上記第２の原因が残存しているため、光ファイバ３２０への有効なねじりの付与を実現することが依然として困難であるという問題があった。
【００１９】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、ガイドローラの揺動運動により光ファイバをローラ表面に転動させて光ファイバに所定のねじりを有効に付与し、コア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくとも、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と等価的に偏波分散を抑制することが可能な光ファイバおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材から光ファイバを線引きする第１の工程と、光ファイバに所定の被覆材料をコーティングする第２の工程と、所定の被覆材料をコーティングした光ファイバに所定のねじりを付与する第３の工程とを備える光ファイバの製造方法であって、第３の工程は、所定の被覆材料をコーティングした光ファイバを、周期的に揺動する第１のガイドローラでガイドすると共に、この第１のガイドローラの揺動により、第１のガイドローラのローラ表面に前記光ファイバを転動させる第１のステップと、第１のガイドローラを経由した光ファイバを、第１のガイドローラの次段に設置され、回転軸が固定された第２のガイドローラでガイドすると共に、この第２のガイドローラに設けた光ファイバ転動抑止手段により、第２のガイドローラのローラ表面を光ファイバが転動することを抑止する第２のステップとを備える、ことを特徴とする。
【００２１】
ここで、上記第２のガイドローラに設けた光ファイバ転動抑止手段は、第２のガイドローラのローラ表面に形成され、光ファイバを挿着するＶ字型、Ｕ字型、または凹形状の狭溝を有していることを特徴とするものであってもよい。
【００２２】
また、第１のガイドローラおよび第２のガイドローラの各ローラ外径および設置位置を調整することにより、光ファイバの第１のガイドローラのローラ表面に接触する長さが、第１のガイドローラの円周角９０°に相当するローラ円周とほぼ等しい長さか或いはそれ以下の長さになっていることが好ましい。
【００２３】
また、光ファイバが接触する第１のガイドローラのローラ表面は、光ファイバの所定の被覆材料との摩擦係数が大きい樹脂で覆われていることが好ましい。
【００２４】
また、第１のガイドローラのローラ表面を覆う樹脂は、ウレタン系樹脂またはアクリル系樹脂であることが好適である。
【００２５】
また、前記光ファイバの線引張力は、４．０ｋｇ／ｍｍ２ 以上、かつ、１６ｋｇ／ｍｍ２ 以下であることが好適である。
【００２６】
また、上記第３の工程は、第１のガイドローラの前段に設置した光ファイバ応動抑制手段により、第１のガイドローラの揺動によって生ずる光ファイバの応動を抑制するステップを更に備えることが好適である。
【００２７】
また、上記光ファイバ応動抑制手段は、第１のガイドローラ上方に所定の距離をもって設置され、光ファイバを通過させるための所定の間隔をもって相対する１対以上のガイドローラであることが好ましい。
【００２８】
本発明の光ファイバの製造方法においては、光ファイバ母材から光ファイバを線引きし、この光ファイバに所定の被覆材料をコーティングし、この所定の被覆材料をコーティングした光ファイバに所定のねじりを付与する。この場合、光ファイバへの所定のねじりの付与は、回転軸が周期的に揺動する第１のガイドローラで光ファイバをガイドし、そのローラ表面に転動させるステップと、第１のガイドローラを経由した光ファイバを次段の回転軸が固定された第２のガイドローラでガイドし、第２のガイドローラに設けた光ファイバ転動抑止手段により光ファイバがローラ表面を転動することを抑止するステップとの組み合わせにより行う。
【００２９】
即ち、揺動する第１のガイドローラのローラ表面を光ファイバが転動することにより、光ファイバに所定のねじりが付与されるが、その際に、次段の第２のガイドローラにおいてそのローラ表面を光ファイバが自由に転動するに任せると、第１のガイドローラにおける光ファイバの転動が妨害され、光ファイバに有効にねじりが付与されなくなる。このため、第１のガイドローラに設けた光ファイバ転動抑止手段により光ファイバがローラ表面を転動することを抑止することにより、第１のガイドローラにおいてその揺動速度に対して高効率に光ファイバにねじりが付与される。従って、揺動する第１のガイドローラと光ファイバ転動抑止手段を設けた第２のガイドローラとの組み合わせにより、光ファイバに有効にねじりを付与することができる。
【００３０】
なお、第２のガイドローラに設けた光ファイバ転動抑止手段としては、ローラ表面に形成されたＶ字型、Ｕ字型、または凹形状の狭溝があり、この狭溝に光ファイバを挿着してガイドすることにより、光ファイバの転動を抑止することが可能となる。
【００３１】
また、光ファイバの第１のガイドローラのローラ表面に接触する長さが、円周角９０°に相当するローラ円周を越える長さになると、光ファイバがローラに接触し始める側での転動と光ファイバがローラから離脱する側での転動とが逆方向になり、光ファイバにねじりを付与すべき転動が妨害されるため、光ファイバに有効にねじりを付与することができなくなる。従って、第１のガイドローラおよび第２のガイドローラの各ローラ外径および設置位置を調整して、光ファイバの第１のガイドローラに接触する長さが、円周角９０°に相当するローラ円周とほぼ等しい長さか或いはそれ以下の長さになるようにすることにより、光ファイバに有効にねじりを付与することができる。
【００３２】
また、光ファイバに付与されるねじりは、光ファイバが第１のガイドローラのローラ表面を転動することにより生じるため、光ファイバがローラ表面を摺動することなく理想的に転動するには、光ファイバの所定の被覆材料とローラ表面との摩擦係数が大きいことが必要とされる。従って、光ファイバが接触する第１のガイドローラのローラ表面が、光ファイバの所定の被覆材料との摩擦係数が大きい樹脂、例えばウレタン系樹脂またはアクリル系樹脂で覆われていることにより、光ファイバをローラ表面に理想的に転動させることができるため、光ファイバに有効にねじりを付与することができる。
【００３３】
また、光ファイバの所定の被覆材料に働く第１のガイドローラのローラ表面での摩擦力を大きくするには、線引張力を大きくし、ローラ表面における光ファイバの所定の被覆材料がローラに押しつける力を大きくすることも有効である。摩擦力の増大による転動性の向上は、線引張力が４．０ｋｇ／ｍｍ２ 以上で現れる。なお、線引張力が１６ｋｇ／ｍｍ２ を超えると断線が発生するので、線引張力は１６ｋｇ／ｍｍ２ 以下とする必要がある。
【００３４】
また、第１のガイドローラの揺動に連れて、第１のガイドローラのローラに接触する直前の光ファイバが応動するが、この光ファイバの応動を放置すると、光ファイバに付与されるねじり量が低減したり、光ファイバ被覆が偏肉したりする。従って、第１のガイドローラの前段に設置した光ファイバ応動抑制手段によって光ファイバの応動を抑制することにより、光ファイバに付与されるねじり量の低減を抑止すると共に、光ファイバ被覆の偏肉を抑止することができる。
【００３５】
この光ファイバ応動抑制手段としては、第１のガイドローラ上方に所定の距離をもって設置され、光ファイバを通過させるための所定の間隔をもって相対する１対以上のガイドローラがある。この１対以上のガイドローラにより、第１のガイドローラの揺動によって光ファイバが応動する際、光ファイバの応動が一定範囲内であれば、１対以上のガイドローラの間を光ファイバが通過するが、一定範囲を越えると、いずれかのガイドローラに接触して、それ以上の応動が阻止される。従って、この１対以上のガイドローラは、光ファイバ応動抑制手段として機能する。
【００３６】
本発明の光ファイバは、コア部分と前記コア部分を覆うクラッド部分を備え、所定のねじりが付与された光ファイバであって、上記の製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００３７】
本発明の光ファイバにおいては、上記の製造方法により製造されたものであって、コア部分と前記コア部分を覆うクラッド部分を備え、所定のねじりが付与されているため、たとえコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくとも、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と等価的に偏波分散を抑制することができる。また、光ファイバ被覆の偏肉が抑止されているため、光ファイバの断面における応力分布が非対称となることを防止することができ、光ファイバをケーブル化した場合の強度を向上させることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３９】
図１は、本発明の光ファイバの製造方法の実施形態の製造工程図である。
【００４０】
図１に示すように、本実施形態の光ファイバの製造方法では、先ず、光ファイバ母材１００を用意する。この光ファイバ母材１００は、気相軸付法（ＶＡＤ法）、外付け法（ＯＶＤ法）、内付け法（ＭＣＶＤ法）、またはロッドインチューブ法などで作成される。
【００４１】
次いで、光ファイバ母材１００を線引き炉１１０にセットした後、線引き炉１１０内のヒータ１２０で光ファイバ母材１００の下端を加熱・軟化させ、光ファイバ１３０を線引きする。このときの線引き速度Ｖｐは、例えば１００ｍ／分である。
【００４２】
次いで、線引きした光ファイバ１３０の外径を、レーザ外径測定器１４０で測定する。なお、この測定結果は線引き制御部１５０に報告される。そして線引き制御部１５０は、測定結果に基づいて光ファイバ１３０の外径が所定の値、通常は１２５μｍになるように、ヒータ１２０の加熱温度や線引き速度Ｖｐを制御する。
【００４３】
次いで、光ファイバ１３０を、第１の樹脂コーティングダイス１６１に貯えられた液状樹脂１７１中を経由させ、光ファイバ１３０表面に第１層目の樹脂を付着させる。引き続き、第１層目の樹脂が付着した光ファイバ１３０にＵＶランプ１８１を照射して、第１層目の樹脂を硬化させる。同様にして、第２の樹脂コーティングダイス１６２に貯えられた液状樹脂１７２中を経由させ、光ファイバ１３０の第１層目の樹脂表面に第２層目の樹脂を付着させた後、引き続き、第２層目の樹脂が付着した光ファイバ１３０にＵＶランプ１８２を照射して、第２層目の樹脂を硬化させる。こうして、光ファイバ１３０表面に２層の樹脂からなる樹脂被膜１９０をコーティングした光ファイバ２００を形成する。このときの光ファイバ２００の被覆径は例えば２５０μｍである。
【００４４】
次いで、光ファイバ２００を、光ファイバ２００の進行方向に自由に回転する光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０の間を通過させた後、引き続き、揺動ガイドローラ２２０、この揺動ガイドローラ２２０の次段に設置された第１の固定ガイドローラ２３１、この第１の固定ガイドローラ２３１の次段に設置された第２の固定ガイドローラ２３２で順次ガイドする。更に、これら揺動ガイドローラ２２０、第１の固定ガイドローラ２３１、第２の固定ガイドローラ２３２で順次経由した光ファイバ２００を、ドラム２４０に巻き取る。
【００４５】
このとき、光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０は、揺動ガイドローラ２２０の真上方向に距離Ｌ＝１００ｍｍの位置に設置されており、１対のガイドローラ２１０の間隔ｄは２ｍｍである。また、揺動ガイドローラ２２０は、そのローラ外径が１５０ｍｍ、ローラ幅が３０ｍｍであり、ローラ表面の材質はローラ自体の材質であるアルミニウムであり、その回転軸が引張りタワー軸に平行な方向の回りに角度−θから角度＋θまで周期１００ｒｐｍまで揺動している。また、第１の固定ガイドローラ２３１は、揺動ガイドローラ２２０の真横方向に距離Ｄ＝２５０ｍｍの位置に設置され、揺動ガイドローラ２２０のローラと同様にローラ外径が１５０ｍｍ、ローラ幅が３０ｍｍであるが、その回転軸が固定されていると共に、ローラ表面の中央部に光ファイバ転動抑止手段としてのＶ字型の狭溝が設けられている。このような条件で配置された光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０、揺動ガイドローラ２２０、および第１の固定ガイドローラ２３１の組み合わせにより、有効に即ち揺動ガイドローラ２２０の揺動速度に対して高効率に光ファイバ２００に所定のねじりを付加する。そしてこの点に本実施形態の特徴がある。
【００４６】
次に、光ファイバ２００に所定のねじりを有効に付加する方法を、図２および図３を用いて説明する。ここで、図２は図１の揺動ガイドローラ２２０および第１の固定ガイドローラ２３１を上から見た図、図３は図１の光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０および揺動ガイドローラ２２０を横から見た図である。
【００４７】
図２に示すように、揺動ガイドローラ２２０が引張りタワー軸に平行な方向の回りに角度＋θだけ傾くと、この傾きによって光ファイバ２００に横方向の力が加わり、揺動ガイドローラ２２０のローラ表面を光ファイバ２００が転動する。そしてこの転動により、光ファイバ２００にねじりが付与される。続いて、揺動ガイドローラ２２０は逆方向に角度−θだけ傾く。こうして、図中の両頭矢印に示されるように、揺動ガイドローラ２２０が角度＋θから角度−θまで揺動する対称的な往復運動が繰り返されることにより、光ファイバ２００に進行方向に対する時計回りのねじりと反時計回りのねじりとが交番的に付与される。
【００４８】
このとき、揺動ガイドローラ２２０の次段の第１の固定ガイドローラ２３１が揺動ガイドローラ２２０の真横向の位置に同じローラ外径をもって設置されいるため、光ファイバ２００の揺動ガイドローラ２２０のローラ表面に接触する長さは、揺動ガイドローラ２２０の円周角９０°に相当するローラ円周とほぼ等しい長さになる。即ち、光ファイバ２００は揺動ガイドローラ２２０のローラの一方の側面から底面まで接触し、その最底部で離脱する。このため、ローラの他方の側面において光ファイバ２００の転動が生じて一方の側面における光ファイバ２００の転動を妨害し、光ファイバ２００を摺動させるという事態が阻止される。従って、揺動ガイドローラ２２０のローラの一方の側面における光ファイバ２００の転動により、揺動ガイドローラ２２０の揺動速度に対して高効率に光ファイバ２００にねじりを付与することができる。
【００４９】
また、第１の固定ガイドローラ２３１のローラ表面の中央部に光ファイバ転動抑止手段としてのＶ字型の狭溝２５０が設けられており、第１の固定ガイドローラ２３１でガイドされる光ファイバ２００はこのＶ字型の狭溝２５０に挿着される。このため、第１の固定ガイドローラ２３１のローラ表面で光ファイバ２００が転動して光ファイバ２００にねじりを付与するための揺動ガイドローラ２２０における転動を妨害するという事態が阻止される。従って、Ｖ字型の狭溝２５０によって第１の固定ガイドローラ２３１のローラ表面での光ファイバ２００の転動を抑止することにより、揺動ガイドローラ２２０の揺動速度に対して高効率に光ファイバ２００にねじりを付与することができる。
【００５０】
図３に示すように、揺動ガイドローラ２２０が引張りタワー軸に平行な方向の回りに角度＋θだけ傾き、この揺動ガイドローラ２２０のローラ表面を光ファイバ２００が転動すると、この光ファイバ２００の転動に連れて、揺動ガイドローラ２２０直前の線引き炉側の光ファイバ２００も揺動ガイドローラ２２０の揺動方向に応動する。そしてこの光ファイバ２００の応動が一定範囲を越えると、光ファイバ２００に付与するねじり量が低減したり、樹脂被膜１９０をコーティングした光ファイバ２００が偏肉したりする原因となるが、１対のガイドローラ２１０が揺動ガイドローラ２２０の真上方向に設置されているため、光ファイバ２００の応動が一定以上になると、１対のガイドローラ２１０の一方のローラに接触し、それ以上の光ファイバ２００の応動が阻止される。従って、１対のガイドローラ２１０が光ファイバ２００の応動を抑制することにより、光ファイバ２００に付与されるねじり量の低減や、樹脂被膜１９０をコーティングした光ファイバ２００の偏肉を抑止することができる。
【００５１】
このように本実施形態の光ファイバの製造方法によれば、光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０、揺動ガイドローラ２２０、および第１の固定ガイドローラ２３１を組み合わせることにより、揺動ガイドローラ２２０がその揺動運動によってそのローラ表面に光ファイバ２００を転動させ時計回りのねじりと反時計回りのねじりとを交番的に付与すると共に、光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０と光ファイバ転動抑止手段を設けた第１の固定ガイドローラ２３１とが揺動ガイドローラ２２０のローラ表面での光ファイバ２００のスムーズな転動を補助するため、揺動ガイドローラ２２０の揺動速度に対して高効率に光ファイバ２００にねじりを付与することができる。
【００５２】
また、本実施形態の光ファイバの製造方法によれば、揺動ガイドローラ２２０のローラ表面で光ファイバ２００を転動させる際に、光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０により、光ファイバ２００の応動を抑制することができるため、樹脂被膜１９０をコーティングした光ファイバ２００の偏肉を抑止することができる。
【００５３】
従って、本発明の光ファイバ２００は、上記の製造方法により製造されたものであって、コア部分と前記コア部分を覆うクラッド部分を備え、時計回りのねじりと反時計回りのねじりとが交番的に付与されているため、たとえコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくとも、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と等価的に偏波分散を抑制することができる。
【００５４】
また、本発明の光ファイバ２００は、樹脂被膜１９０をコーティングした光ファイバ２００の偏肉が抑止されているため、光ファイバ２００の断面における応力分布が非対称となることが防止され、光ファイバ２００をケーブル化した場合の強度を向上させることができる。
【００５５】
なお、上記実施形態においては、揺動ガイドローラ２２０の揺動運動は、図２に示されるような角度−θから角度＋θまでの対称的な往復運動であったが、これに限定されず、例えば角度０から角度＋θまで揺動する非対称の往復運動であってもよい。この場合は、光ファイバ２００には間欠的にねじりが付与される。また、揺動ガイドローラ２２０の回転軸の方向に揺動する対称的な往復運動であってもよい。この場合は、上記実施形態の場合と同様に、光ファイバ２００には時計回りのねじりと反時計回りのねじりとが交番的に付与される。
【００５６】
また、上記実施形態においては、第１の固定ガイドローラ２３１の光ファイバ転動抑止手段としてのＶ字型の狭溝２５０を設けたが、この代わりにＵ字型の狭溝、または凹形状の狭溝を設けても、同様の効果を奏することが可能である。
【００５７】
次に、上記実施形態の本質的部分である光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０、揺動ガイドローラ２２０、および第１の固定ガイドローラ２３１の効果を確認し、その最適条件を求めるために本発明者が行った実験およびその結果について説明する。
【００５８】
第１の実験は、光ファイバ転動抑止手段を設けた第１の固定ガイドローラ２３１によって光ファイバ２００をガイドすることによる効果を確認するためのものである。即ち、第１の固定ガイドローラ２３１に光ファイバ転動抑止手段としてのＶ字型の狭溝２５０を設け、このＶ字型の狭溝２５０に光ファイバ２００を挿着させてガイドした場合と、第１の固定ガイドローラ２３１に光ファイバ転動抑止手段を設けず、そのローラ表面においても光ファイバが転動可能な構造としてガイドした場合とを比較した。なお、その他の諸条件は、上記図１および図２を用いて説明した場合と同様であるが、揺動ガイドローラ２２０の揺動周期は０から２００ｒｐｍまで変化させた。
【００５９】
この第１の実験の結果を、図４のグラフに示す。このグラフから明らかなように、第１の固定ガイドローラ２３１に光ファイバ転動抑止手段を設けず、そのローラ表面においても光ファイバが転動可能な構造とした場合、揺動ガイドローラ２２０の揺動周期を変化させても光ファイバ２００の偏波分散は低減されない。これに対して、第１の固定ガイドローラ２３１に光ファイバ転動抑止手段としてのＶ字型の狭溝２５０を設けた場合、全ての揺動周期において光ファイバ２００の偏波分散が低減されており、特に揺動周期１００〜１５０ｒｐｍにおいてその効果が顕著である。
【００６０】
従って、第１の実験により、光ファイバ転動抑止手段を設けた第１の固定ガイドローラ２３１は、揺動ガイドローラ２２０のローラ表面で光ファイバ２００がスムーズに転動し、揺動ガイドローラ２２０の揺動速度に対して高効率に光ファイバ２００にねじりを付与するように補助していることが確認される。
【００６１】
第２の実験は、揺動ガイドローラ２２０と第１の固定ガイドローラ２３１との相対的設置位置についての最適条件を求めるためのものである。即ち、図５（ａ）に示すように、揺動ガイドローラ２２０から第１の固定ガイドローラ２３１までの水平方向の距離Ｄをパラメータとして（Ｄ＝１８０ｍｍ、２５０ｍｍ、５００ｍｍ）、揺動ガイドローラ２２０の最底部に対する第１の固定ガイドローラ２３１の最底部の相対的高さΔｈ（下方向を正、上方向を負とする）を変化させて場合における光ファイバ２００の偏波分散を測定した。なお、その他の諸条件は、上記図１および図２を用いて説明した場合と同様である。
【００６２】
この第２の実験の結果を、図５（ｂ）のグラフに示す。このグラフから明らかなように、揺動ガイドローラ２２０の最底部に対する第１の固定ガイドローラ２３１の最底部の相対的高さΔｈが０≦Δｈ＜１５０ｍｍの場合、即ち揺動ガイドローラ２２０の最底部と第１の固定ガイドローラ２３１の最底部とが同一の高さかまたは第１の固定ガイドローラ２３１の最底部が相対的に低い場合の方が、相対的高さΔｈが−１５０ｍｍ＜Δｈ＜０の場合、即ち第１の固定ガイドローラ２３１の最底部が相対的に高い場合よりも、光ファイバ２００の偏波分散が大幅に低減される。また、揺動ガイドローラ２２０から第１の固定ガイドローラ２３１までの水平方向の距離Ｄが長くなるほど光ファイバ２００の偏波分散が低減されるが、相対的高さΔｈが０≦Δｈ＜１５０ｍｍにおいてはそれほど大きな差を生じない。
【００６３】
これは、相対的高さΔｈが０≦Δｈ＜１５０ｍｍの場合、光ファイバ２００の揺動ガイドローラ２２０のローラ表面に接触する長さが円周角９０°に相当するローラ円周と等しいかまたはそれ以下の長さになるため、光ファイバ２００が揺動ガイドローラ２２０のローラの一方の側面から底面まで接触し、その最底部またはその直前で離脱するのに対し、相対的高さΔｈが−１５０ｍｍ＜Δｈ＜０の場合、光ファイバ２００の揺動ガイドローラ２２０のローラ表面に接触する長さが円周角９０°に相当するローラ円周を越える長さになるため、光ファイバ２００が揺動ガイドローラ２２０のローラの一方の側面から底面を経て他方の側面に至るまで接触するという相違に起因する。即ち、後者の場合、ローラの他方の側面においても光ファイバ２００の転動が生じるため、光ファイバ２００にねじりを付与する一方の側面における転動を妨害する事態が発生するが、前者の場合、かかる事態が発生しないため、光ファイバ２００をスムーズな転動させ、揺動ガイドローラ２２０の揺動速度に対して高効率に光ファイバ２００にねじりを付与することができることになる。
【００６４】
従って、第２の実験により、光ファイバ２００の揺動ガイドローラ２２０のローラ表面に接触する長さが、揺動ガイドローラ２２０の円周角９０°に相当するローラ円周と等しいかまたはそれ以下の長さになるように、揺動ガイドローラ２２０と第１の固定ガイドローラ２３１との相対的設置位置を調整することが望ましいことが確認される。
【００６５】
なお、ここでは、揺動ガイドローラ２２０と第１の固定ガイドローラ２３１の各ローラ外径が等しい場合について述べているが、異なる場合であっても、揺動ガイドローラ２２０の最底部と第１の固定ガイドローラ２３１の最底部との相対的高さΔｈに着目すればよい。このことは、揺動ガイドローラ２２０と第１の固定ガイドローラ２３１の各ローラ外径を変化させることによっても、光ファイバ２００の揺動ガイドローラ２２０のローラ表面に接触する長さを調整することができることを意味する。
【００６６】
第３の実験は、揺動ガイドローラ２２０のローラ表面の最適材質を求めるためのものである。即ち、上記図１および図２に示す場合においては、ローラ表面の材質としてローラ自体の材質であるアルミニウムを用いたが、ローラ表面の材質を種々変化させて光ファイバ２００の偏波分散を測定した。なお、その他の諸条件は、上記図１および図２を用いて説明した場合と同様であるが、揺動ガイドローラ２２０の揺動周期は０から２００ｒｐｍまで変化させた。
【００６７】
この第３の実験の結果を、図６のグラフに示す。このグラフから明らかなように、そもそも揺動ガイドローラ２２０を揺動させない場合には、ローラ表面の材質の相違による差はないが、揺動させた場合には、全ての揺動周期においてローラ表面の材質がウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、アルミニウム、ベークライトの順番で光ファイバ２００の偏波分散が低減されており、特に揺動周期１００〜１５０ｒｐｍにおけるウレタン系樹脂の場合、次いでアクリル系樹脂の場合に、光ファイバ２００の偏波分散の低減が顕著である。
【００６８】
この光ファイバ２００の偏波分散の低減効果は、光ファイバ２００表面にコーティングされている樹脂被膜１９０に対するローラ表面の材質の摩擦係数の大きさに対応している。即ち、光ファイバ２００表面の樹脂被膜１９０に対するローラ表面の材質の摩擦係数が大きいほど、光ファイバがローラ表面を摺動することなく理想的に転動し、この転動により光ファイバ２００にねじりが付与されるため、光ファイバ２００の偏波分散が低減することになる。
【００６９】
従って、第３の実験により、光ファイバ２００が接触する揺動ガイドローラ２２０のローラ表面は、光ファイバ２００表面の樹脂被膜１９０との摩擦係数が大きい樹脂で覆われていることが好ましく、その樹脂としてウレタン系樹脂またはアクリル系樹脂が好適であることが確認される。
【００７０】
第４の実験は、揺動ガイドローラ２２０のローラ表面における転動性と光ファイバ２００の線引張力との関係を求めるためのものである。即ち、上記図１および図２に示すように、ローラ表面の材質としてローラ自体の材質であるアルミニウムを用い、揺動周期を１００ｒｐｍに設定し、線引張力を変化させて転動回数を観測した。なお、光ファイバ２００の被覆外径は２５０μｍとした。
【００７１】
この第４の実験の結果を、図７のグラフに示す。このグラフから明らかなように、転動性の向上は、線引張力が４．０ｋｇ／ｍｍ２ 以上で現れる。そして、線引張力が１６ｋｇ／ｍｍ２ を超えると断線が発生する。
【００７２】
従って、第４の実験により、光ファイバ２００の線引張力は、４．０〜１６ｋｇ／ｍｍ２ が好適であることが確認される。
【００７３】
第５の実験は、光ファイバ２００の進行方向に自由に回転する光ファイバ揺動抑制用の１対のガイドローラ２１０の揺動ガイドローラ２２０に対する相対的設置位置および１対のガイドローラ２１０の間隔についての最適条件を求めるためのものである。即ち、図８（ａ）に示すように、揺動ガイドローラ２２０から上方の１対のガイドローラ２１０までの垂直方向の距離Ｌをパラメータとし（Ｌ＝３０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、２００ｍｍ）、１対のガイドローラ２１０の間隔ｄを１ｍｍから８ｍｍまで変化させて場合における光ファイバ２００の偏波分散を測定した。なお、その他の諸条件は、上記図１および図２を用いて説明した場合と同様である。また、１対のガイドローラ２１０を光ファイバ２００の進行方向に自由に回転できるようにした効果を確認するため、回転できないように固定した場合についても測定した。
【００７４】
この第５の実験の結果を、図８（ｂ）のグラフに示す。このグラフから明らかなように、揺動ガイドローラ２２０から１対のガイドローラ２１０までの垂直方向の距離Ｌが短くなるほど光ファイバ２００の偏波分散が低減され、１対のガイドローラ２１０の間隔ｄが小さくなるほど光ファイバ２００の偏波分散が低減される傾向にある。特にＬ＝３０ｍｍの場合、ｄの大きさを問わず大幅に低減され、Ｌ＝５０ｍｍの場合、ｄ＝１ｍｍ〜２ｍｍで大幅に低減される。
【００７５】
これは、１対のガイドローラ２１０が、揺動ガイドローラ２２０の揺動に連れて生じる光ファイバ２００の応動を一定範囲内に抑制して、光ファイバ２００の応動に起因する光ファイバ２００のねじり量の低減を抑止していることを意味する。そして揺動ガイドローラ２２０から１対のガイドローラ２１０までの垂直方向の距離Ｌが短ければ短いほど、また１対のガイドローラ２１０の間隔ｄが小さければ小さいほど、光ファイバ２００の応動を抑制する効果が大きくなるため、それに応じて光ファイバ２００の偏波分散の低減効果も大きくなっていると考えられる。
【００７６】
また、１対のガイドローラ２１０が回転しないようにした場合は、距離Ｌの大きさの如何によらず、一般的に１対のガイドローラ２１０が回転する場合よりも光ファイバ２００の偏波分散が大きい。但し、間隔ｄが大きくなるほど光ファイバ２００の偏波分散が低減される傾向にあり、ｄ＝１０ｍｍでは、１対のガイドローラ２１０が回転する場合との差が殆どなくなる。
【００７７】
更に、第５の実験と同様の条件で、樹脂被膜１９０をコーティングした光ファイバ２００の偏肉率を測定した。なお、偏肉率が０％のとき、光ファイバ２００のコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状になるものとする。この測定結果は、グラフには図示しないが、距離Ｌの大きさの如何によらず、間隔ｄ＝１ｍｍにおいて偏肉率は１５％、間隔ｄ＝２ｍｍにおいて偏肉率は２０％、間隔ｄ＝５ｍｍにおいて偏肉率は３５％、間隔ｄ＝８ｍｍにおいて偏肉率は４０％、間隔ｄ＝１０ｍｍにおいて偏肉率は４５％となった。即ち、間隔ｄが小さくなるほど偏肉率が低下し、樹脂被膜１９０をコーティングした光ファイバ２００の偏肉が減少する傾向にある。
【００７８】
これは、１対のガイドローラ２１０の間隔ｄが小さければ小さいほど光ファイバ２００の応動を抑制し、揺動ガイドローラ２２０のローラ表面で光ファイバ２００をスムーズに転動させることができるため、この光ファイバ２００のスムーズな転動により、樹脂被膜１９０をコーティングした光ファイバ２００の偏肉率が低下すると考えられる。
【００７９】
従って、第５の実験により、光ファイバ２００の進行方向に自由に回転する光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０は、揺動ガイドローラ２２０のローラ表面で光ファイバ２００がスムーズに転動し、揺動ガイドローラ２２０の揺動速度に対して高効率に光ファイバ２００にねじりを付与するように補助していることが確認されると共に、その効果は、揺動ガイドローラ２２０までの垂直方向の距離Ｌが短いほど、また１対のガイドローラ２１０の間隔ｄが小さいほど大きくなることが確認される。また、樹脂被膜１９０をコーティングした光ファイバ２００の偏肉が減少するのことが確認されると共に、その効果は、１対のガイドローラ２１０の間隔ｄが小さいほど大きくなることが確認される。
【００８０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した通り、本発明の光ファイバの製造方法によれば、回転軸が周期的に揺動する第１のガイドローラで光ファイバをガイドすると共に、第１のガイドローラの揺動により、そのローラ表面に前記光ファイバを転動させる第１のステップと、第１のガイドローラを経由した光ファイバを、第１のガイドローラの次段に設置され、回転軸が固定された第２のガイドローラでガイドすると共に、第２のガイドローラに設けた光ファイバ転動抑止手段により、そのローラ表面を光ファイバが転動することを抑止する第２のステップとを備えることにより、光ファイバに有効に所定のねじりを付与することができる。
【００８１】
また、上記第１のガイドローラの前段に設置した光ファイバ応動抑制手段によって第１のガイドローラの揺動によって生ずる光ファイバの応動を抑制するステップを更に備えることにより、光ファイバに更に有効に所定のねじりを付与することができると共に、光ファイバ被膜の偏肉を抑止することができる。
【００８２】
更に、本発明の光ファイバは、上記の製造方法により製造され、有効に所定のねじりが付与されているため、たとえコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくとも、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と等価的に偏波分散を抑制することができる。また、光ファイバ被膜の偏肉が抑止されているため、光ファイバの断面における応力分布が非対称となることが抑制され、光ファイバをケーブル化した場合の強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバの製造方法の実施形態の製造工程図である。
【図２】図１の揺動ガイドローラおよび第１の固定ガイドローラを上から見た図である。
【図３】図１の光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラおよび揺動ガイドローラを横から見た図である。
【図４】第１の固定ガイドローラにおける光ファイバ転動抑止手段の有無と光ファイバの偏波分散との関係を説明するグラフである。
【図５】揺動ガイドローラおよび第１の固定ガイドローラの相対的設置位置と光ファイバの偏波分散との関係を説明するグラフである。
【図６】揺動ガイドローラのローラ表面の材質と光ファイバの偏波分散との関係を説明するグラフである。
【図７】線引張力と揺動ガイドローラのローラ表面での転動性との関係を説明するグラフである。
【図８】光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラの揺動ガイドローラに対する相対的設置位置および１対のガイドローラの間隔と光ファイバの偏波分散との関係を説明するための図である。
【図９】従来の光ファイバの製造方法の製造工程図である。
【図１０】従来の光ファイバにねじりを付加する方法を説明するための図（その１）である。
【図１１】従来の光ファイバにねじりを付加する方法を説明するための図（その２）である。
【符号の説明】
１００…光ファイバ母材、１１０…線引き炉、１２０…ヒータ、１３０…光ファイバ、１４０…レーザ外径測定器、１５０…線引き制御部、１６１…第１の樹脂コーティングダイス、１６２…第２の樹脂コーティングダイス、１７１、１７２…液状樹脂、１８１、１８２…ＵＶランプ、１９０…樹脂被膜、２００…光ファイバ、２１０…光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ、２２０…揺動ガイドローラ、２３１…第１の固定ガイドローラ、２３２…第２の固定ガイドローラ、２４０…ドラム、２５０…Ｖ字型の狭溝、３００…光ファイバ母材、３１０…線引き炉、３２０、３２１、３２１ａ、３２１ｂ、３２２、３２２ａ、３２２ｂ、…光ファイバ、３３０…直径モニタ、３４０…コーティング処理装置、３５０…コーティング同心性モニタ、３６０…回復ステーション、３７０…コーティング直径モニタ、３８１…第１のガイドローラ、３８２…第２のガイドローラ、３８３…第３のガイドローラ、３９０…引張りキャプスタン、４００…領域。
【産業上の利用分野】
本発明は、光ファイバおよびその製造方法に関するものである。１．３μｍ帯シングルモードファイバ、分散シフト、分散補償ファイバの他、いかなる種類の光ファイバおよびその製造方法にも適用することができるが、特にコアへのＧｅの添加量が多く、ＰＭＤ（偏波モード分散：単に偏波分散ともいう）が大きい分散補償ファイバおよびその製造方法に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ母材の一端を加熱・軟化させ、そこから光ファイバを線引きする従来の光ファイバの製造方法では、光ファイバのコア部分およびその周囲のクラッド部分の断面形状を完全に真円形の同心円状とすることは困難であり、わずかに楕円状または歪んだ円状となるのが通例であった。従って、光ファイバの断面構造における屈折率分布も完全な同心円状でなくなり、これが原因となって光ファイバ断面内の直交する２偏波間の群速度に差異が生じ、偏波分散が大きくなってしまうという問題があった。このため、大容量かつ長距離の伝送が必要とされる海底ケーブル用または幹線ケーブル用の光ファイバとして実用化する場合には、偏波分散の影響が大きく現れてしまう。また、この偏波分散は、同一程度のコア非円でもコアに添加するドーパント、例えばＧｅＯ２ の添加量が大きいほど大きな値となる。
【０００３】
こうした偏波分散の問題を解消すべく、光ファイバ母材から光ファイバを線引きし、この光ファイバに所定の被覆材料をコーティングした後、この光ファイバを回転軸が周期的に応動させる揺動するガイドローラでガイドすることにより、光ファイバに所定のねじりを付与する光ファイバの製造方法が提案されている （特開平６−１７１９７０参照）。
【０００４】
以下、この光ファイバの製造方法の概略を、図９および図１０を用いて説明する。ここで、図９は光ファイバの製造方法を説明するための製造工程図、図１０は光ファイバにねじりを付与する方法を説明するための図である。
【０００５】
図９に示すように、光ファイバ母材３００が線引き炉３１０の中に送られ、線引き炉３１０内で加熱・軟化させた光ファイバ母材３００の一端から光ファイバ３２０が線引きされる。この線引きされた光ファイバ３２０は、直径モニタ３３０を介してコーティング処理装置３４０を通過し、このコーティング処理装置３４０で高分子コーティングを施される。その後、光ファイバ３２０は、コーティング同心性モニタ３５０、例えばＵＶランプを有するコーティング樹脂硬化装置３６０、コーティング直径モニタ３７０を順次通過する。
【０００６】
次いで、光ファイバ３２０は、第１乃至第３のガイドローラ３８１、３８２、３８３と光ファイバ３２０を所定の力で引っ張る引張りキャプスタン３９０を有する領域４００に入る。ここで、第１のガイドローラ３８１の回転軸が引張りタワー軸に平行な方向の回りに揺動する点に本製造方法の特徴がある。なお、第１のガイドローラ３８１の次段に設置された第２のガイドローラ３８２および次次段に設置された第３のガイドローラ３８３は、それぞれその回転軸が固定されている。
【０００７】
図１０に示すように、例えば第１のガイドローラ３８１が引張りタワー軸に平行な方向の回りに角度θだけ傾くと、この傾きによって光ファイバ３２０に横方向の力が加わり、光ファイバ３２０が第１のガイドローラ３８１のローラ表面を転動する。そしてこの転動が母材の加熱部まで伝わることにより、光ファイバ３２０に長手方向軸回りのねじりが付与される。続いて、第１のガイドローラ３８１は元の状態に戻る。こうして、図中の両頭矢印に示されるように、第１のガイドローラ３８１の角度０から角度＋θまで揺動する非対称の往復運動が繰り返されることにより、光ファイバ３２０には間欠的にねじりが付与される。
【０００８】
なお、この第１のガイドローラ３８１の揺動運動は、図１０に示される場合に限らず、引張りタワー軸に平行な方向の回りに角度−θから角度＋θまでの２θ間の対称的な往復運動であってもよい。また、第１のガイドローラ３８１の軸方向に揺動する対称的な往復運動であってもよい。これらの場合、光ファイバ３２０には進行方向に対して時計回りのねじりと反時計回りのねじりとが交番的に付与される。
【０００９】
以上のように、提案されている光ファイバの製造方法によれば、光ファイバ３２０に間欠的または交番的にねじりが付与されていることにより、たとえコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくとも、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と等価的に偏波分散を抑制した光ファイバ３２０を得ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の光ファイバの製造方法においては、第１のガイドローラ３８１の揺動運動によって光ファイバ３２０がローラ表面をスムーズに転動することができず、そのため光ファイバ３２０に所定のねじりを有効に付与することができないという問題がある。
【００１１】
この問題を明確にするため、図１１を用いて説明する。ここで、図１１（ａ）は光ファイバの製造装置のガイド部分の模式図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の第１のガイドローラを上から見た図、図１１（ｃ）は図１１（ｂ）の第１のガイドローラを横から見た図である。
【００１２】
図１１（ａ）に示すように、回転軸が引張りタワー軸に平行な方向の回りに揺動する第１のガイドローラ３８１に対して、次段の回転軸が固定されている第２のガイドローラ３８２は相対的に高い位置に設置されている。従って、図中において、線引き炉側から送られてきた光ファイバ３２１は第１のガイドローラ３８１のローラの右側面から底面を通り左側面に至るまで接触した後、光ファイバ３２２としてローラの左側面から離脱して第２のガイドローラ３８２に送られるが、このときの光ファイバが第１のガイドローラ３８１のローラ表面に接触する長さは、円周角９０°に相当するローラ円周を越える長さになる。なお、ここでは図示しないが、第２のガイドローラ３８２のローラ幅は、上記図１０に示す場合と同様に、第１のガイドローラ３８１のローラ幅と同じである。
【００１３】
次に、このような条件の下で、揺動する第１のガイドローラ３８１により光ファイバ３２０をガイドする場合について述べる。
【００１４】
図１１（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１のガイドローラ３８１が角度＋θだけ傾いた状態においては、線引き炉３１０側から第１のガイドローラ３８１の右側面に到達した光ファイバ３２１は第１のガイドローラ３８１の右側面からローラ表面に接触し始め、底面を通り左側面に至るまで接触を続けた後、ローラから離脱し、光ファイバ３２２として次段の第２のガイドローラ３８２へ向かっている。
【００１５】
この状態から第１のガイドローラ３８１が元の状態に戻ると、第１のガイドローラ３８１の右側面において、光ファイバ３２１ａはその進行方向に向かって反時計回りにローラ表面を転動し、光ファイバ３２１ｂの位置まで達しようとする。他方、第１のガイドローラ３８１の左側面においては、光ファイバ３２２ａはその進行方向に向かって時計回りにローラ表面を転動し、光ファイバ３２２ｂの位置まで達しようとする。このように、第１のガイドローラ３８１の右側面と左側面とにおいては、転動する方向が互いに逆になるため、互いに相手の転動を妨害し合う関係になる。
【００１６】
従って、第１のガイドローラ３８１の右側面における光ファイバ３２１ａから光ファイバ３２１ｂへの反時計回りの転動は、左側面における光ファイバ３２２ａから光ファイバ３２２ｂへの時計回りの転動によって妨害され、部分的に摺動することになる。このため、本来は光ファイバ３２１ａから光ファイバ３２１ｂへの反時計回りの転動により光ファイバ３２０にその進行方向に向かって反時計回りのねじりを付与するはずであるのが、有効にねじり付与することができなくなる。
【００１７】
この原因は、第１に、第２のガイドローラ３８２が第１のガイドローラ３８１の設置位置より高い位置に設置されているため、光ファイバ３２０が第１のガイドローラ３８１の右側面のみならず左側面にも接触することになり、この左側面において生じる光ファイバの転動が右側面における転動を妨害することである。第２に、第２のガイドローラ３８２のローラ幅が第１のガイドローラ３８１のローラ幅と同じであるため、第２のガイドローラ３８２のローラ表面においても光ファイバ３２０が転動可能となり、第１のガイドローラ３８１の左側面における光ファイバ３２０の転動を抑制することができないこと、また第２のガイドローラ３８２における光ファイバ３２０の転動が第１のガイドローラ３８１の左側面における転動と同様の効果をもち、第１のガイドローラ３８１の右側面における転動を妨害することである。
【００１８】
従って、上記図９に示した従来例においては、揺動する第１のガイドローラ３８１と次段の第２のガイドローラ３８２とが同じ高さに設置されているため、光ファイバ３２０への有効なねじりの付与を妨げる上記第１の原因は解消されているが、第２のガイドローラ３８２が第１のガイドローラ３８１と同じローラ幅を有し、第２のガイドローラ３８２のローラ表面においても光ファイバ３２０が転動可能な構造であるという上記第２の原因が残存しているため、光ファイバ３２０への有効なねじりの付与を実現することが依然として困難であるという問題があった。
【００１９】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、ガイドローラの揺動運動により光ファイバをローラ表面に転動させて光ファイバに所定のねじりを有効に付与し、コア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくとも、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と等価的に偏波分散を抑制することが可能な光ファイバおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材から光ファイバを線引きする第１の工程と、光ファイバに所定の被覆材料をコーティングする第２の工程と、所定の被覆材料をコーティングした光ファイバに所定のねじりを付与する第３の工程とを備える光ファイバの製造方法であって、第３の工程は、所定の被覆材料をコーティングした光ファイバを、周期的に揺動する第１のガイドローラでガイドすると共に、この第１のガイドローラの揺動により、第１のガイドローラのローラ表面に前記光ファイバを転動させる第１のステップと、第１のガイドローラを経由した光ファイバを、第１のガイドローラの次段に設置され、回転軸が固定された第２のガイドローラでガイドすると共に、この第２のガイドローラに設けた光ファイバ転動抑止手段により、第２のガイドローラのローラ表面を光ファイバが転動することを抑止する第２のステップとを備える、ことを特徴とする。
【００２１】
ここで、上記第２のガイドローラに設けた光ファイバ転動抑止手段は、第２のガイドローラのローラ表面に形成され、光ファイバを挿着するＶ字型、Ｕ字型、または凹形状の狭溝を有していることを特徴とするものであってもよい。
【００２２】
また、第１のガイドローラおよび第２のガイドローラの各ローラ外径および設置位置を調整することにより、光ファイバの第１のガイドローラのローラ表面に接触する長さが、第１のガイドローラの円周角９０°に相当するローラ円周とほぼ等しい長さか或いはそれ以下の長さになっていることが好ましい。
【００２３】
また、光ファイバが接触する第１のガイドローラのローラ表面は、光ファイバの所定の被覆材料との摩擦係数が大きい樹脂で覆われていることが好ましい。
【００２４】
また、第１のガイドローラのローラ表面を覆う樹脂は、ウレタン系樹脂またはアクリル系樹脂であることが好適である。
【００２５】
また、前記光ファイバの線引張力は、４．０ｋｇ／ｍｍ２ 以上、かつ、１６ｋｇ／ｍｍ２ 以下であることが好適である。
【００２６】
また、上記第３の工程は、第１のガイドローラの前段に設置した光ファイバ応動抑制手段により、第１のガイドローラの揺動によって生ずる光ファイバの応動を抑制するステップを更に備えることが好適である。
【００２７】
また、上記光ファイバ応動抑制手段は、第１のガイドローラ上方に所定の距離をもって設置され、光ファイバを通過させるための所定の間隔をもって相対する１対以上のガイドローラであることが好ましい。
【００２８】
本発明の光ファイバの製造方法においては、光ファイバ母材から光ファイバを線引きし、この光ファイバに所定の被覆材料をコーティングし、この所定の被覆材料をコーティングした光ファイバに所定のねじりを付与する。この場合、光ファイバへの所定のねじりの付与は、回転軸が周期的に揺動する第１のガイドローラで光ファイバをガイドし、そのローラ表面に転動させるステップと、第１のガイドローラを経由した光ファイバを次段の回転軸が固定された第２のガイドローラでガイドし、第２のガイドローラに設けた光ファイバ転動抑止手段により光ファイバがローラ表面を転動することを抑止するステップとの組み合わせにより行う。
【００２９】
即ち、揺動する第１のガイドローラのローラ表面を光ファイバが転動することにより、光ファイバに所定のねじりが付与されるが、その際に、次段の第２のガイドローラにおいてそのローラ表面を光ファイバが自由に転動するに任せると、第１のガイドローラにおける光ファイバの転動が妨害され、光ファイバに有効にねじりが付与されなくなる。このため、第１のガイドローラに設けた光ファイバ転動抑止手段により光ファイバがローラ表面を転動することを抑止することにより、第１のガイドローラにおいてその揺動速度に対して高効率に光ファイバにねじりが付与される。従って、揺動する第１のガイドローラと光ファイバ転動抑止手段を設けた第２のガイドローラとの組み合わせにより、光ファイバに有効にねじりを付与することができる。
【００３０】
なお、第２のガイドローラに設けた光ファイバ転動抑止手段としては、ローラ表面に形成されたＶ字型、Ｕ字型、または凹形状の狭溝があり、この狭溝に光ファイバを挿着してガイドすることにより、光ファイバの転動を抑止することが可能となる。
【００３１】
また、光ファイバの第１のガイドローラのローラ表面に接触する長さが、円周角９０°に相当するローラ円周を越える長さになると、光ファイバがローラに接触し始める側での転動と光ファイバがローラから離脱する側での転動とが逆方向になり、光ファイバにねじりを付与すべき転動が妨害されるため、光ファイバに有効にねじりを付与することができなくなる。従って、第１のガイドローラおよび第２のガイドローラの各ローラ外径および設置位置を調整して、光ファイバの第１のガイドローラに接触する長さが、円周角９０°に相当するローラ円周とほぼ等しい長さか或いはそれ以下の長さになるようにすることにより、光ファイバに有効にねじりを付与することができる。
【００３２】
また、光ファイバに付与されるねじりは、光ファイバが第１のガイドローラのローラ表面を転動することにより生じるため、光ファイバがローラ表面を摺動することなく理想的に転動するには、光ファイバの所定の被覆材料とローラ表面との摩擦係数が大きいことが必要とされる。従って、光ファイバが接触する第１のガイドローラのローラ表面が、光ファイバの所定の被覆材料との摩擦係数が大きい樹脂、例えばウレタン系樹脂またはアクリル系樹脂で覆われていることにより、光ファイバをローラ表面に理想的に転動させることができるため、光ファイバに有効にねじりを付与することができる。
【００３３】
また、光ファイバの所定の被覆材料に働く第１のガイドローラのローラ表面での摩擦力を大きくするには、線引張力を大きくし、ローラ表面における光ファイバの所定の被覆材料がローラに押しつける力を大きくすることも有効である。摩擦力の増大による転動性の向上は、線引張力が４．０ｋｇ／ｍｍ２ 以上で現れる。なお、線引張力が１６ｋｇ／ｍｍ２ を超えると断線が発生するので、線引張力は１６ｋｇ／ｍｍ２ 以下とする必要がある。
【００３４】
また、第１のガイドローラの揺動に連れて、第１のガイドローラのローラに接触する直前の光ファイバが応動するが、この光ファイバの応動を放置すると、光ファイバに付与されるねじり量が低減したり、光ファイバ被覆が偏肉したりする。従って、第１のガイドローラの前段に設置した光ファイバ応動抑制手段によって光ファイバの応動を抑制することにより、光ファイバに付与されるねじり量の低減を抑止すると共に、光ファイバ被覆の偏肉を抑止することができる。
【００３５】
この光ファイバ応動抑制手段としては、第１のガイドローラ上方に所定の距離をもって設置され、光ファイバを通過させるための所定の間隔をもって相対する１対以上のガイドローラがある。この１対以上のガイドローラにより、第１のガイドローラの揺動によって光ファイバが応動する際、光ファイバの応動が一定範囲内であれば、１対以上のガイドローラの間を光ファイバが通過するが、一定範囲を越えると、いずれかのガイドローラに接触して、それ以上の応動が阻止される。従って、この１対以上のガイドローラは、光ファイバ応動抑制手段として機能する。
【００３６】
本発明の光ファイバは、コア部分と前記コア部分を覆うクラッド部分を備え、所定のねじりが付与された光ファイバであって、上記の製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００３７】
本発明の光ファイバにおいては、上記の製造方法により製造されたものであって、コア部分と前記コア部分を覆うクラッド部分を備え、所定のねじりが付与されているため、たとえコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくとも、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と等価的に偏波分散を抑制することができる。また、光ファイバ被覆の偏肉が抑止されているため、光ファイバの断面における応力分布が非対称となることを防止することができ、光ファイバをケーブル化した場合の強度を向上させることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３９】
図１は、本発明の光ファイバの製造方法の実施形態の製造工程図である。
【００４０】
図１に示すように、本実施形態の光ファイバの製造方法では、先ず、光ファイバ母材１００を用意する。この光ファイバ母材１００は、気相軸付法（ＶＡＤ法）、外付け法（ＯＶＤ法）、内付け法（ＭＣＶＤ法）、またはロッドインチューブ法などで作成される。
【００４１】
次いで、光ファイバ母材１００を線引き炉１１０にセットした後、線引き炉１１０内のヒータ１２０で光ファイバ母材１００の下端を加熱・軟化させ、光ファイバ１３０を線引きする。このときの線引き速度Ｖｐは、例えば１００ｍ／分である。
【００４２】
次いで、線引きした光ファイバ１３０の外径を、レーザ外径測定器１４０で測定する。なお、この測定結果は線引き制御部１５０に報告される。そして線引き制御部１５０は、測定結果に基づいて光ファイバ１３０の外径が所定の値、通常は１２５μｍになるように、ヒータ１２０の加熱温度や線引き速度Ｖｐを制御する。
【００４３】
次いで、光ファイバ１３０を、第１の樹脂コーティングダイス１６１に貯えられた液状樹脂１７１中を経由させ、光ファイバ１３０表面に第１層目の樹脂を付着させる。引き続き、第１層目の樹脂が付着した光ファイバ１３０にＵＶランプ１８１を照射して、第１層目の樹脂を硬化させる。同様にして、第２の樹脂コーティングダイス１６２に貯えられた液状樹脂１７２中を経由させ、光ファイバ１３０の第１層目の樹脂表面に第２層目の樹脂を付着させた後、引き続き、第２層目の樹脂が付着した光ファイバ１３０にＵＶランプ１８２を照射して、第２層目の樹脂を硬化させる。こうして、光ファイバ１３０表面に２層の樹脂からなる樹脂被膜１９０をコーティングした光ファイバ２００を形成する。このときの光ファイバ２００の被覆径は例えば２５０μｍである。
【００４４】
次いで、光ファイバ２００を、光ファイバ２００の進行方向に自由に回転する光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０の間を通過させた後、引き続き、揺動ガイドローラ２２０、この揺動ガイドローラ２２０の次段に設置された第１の固定ガイドローラ２３１、この第１の固定ガイドローラ２３１の次段に設置された第２の固定ガイドローラ２３２で順次ガイドする。更に、これら揺動ガイドローラ２２０、第１の固定ガイドローラ２３１、第２の固定ガイドローラ２３２で順次経由した光ファイバ２００を、ドラム２４０に巻き取る。
【００４５】
このとき、光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０は、揺動ガイドローラ２２０の真上方向に距離Ｌ＝１００ｍｍの位置に設置されており、１対のガイドローラ２１０の間隔ｄは２ｍｍである。また、揺動ガイドローラ２２０は、そのローラ外径が１５０ｍｍ、ローラ幅が３０ｍｍであり、ローラ表面の材質はローラ自体の材質であるアルミニウムであり、その回転軸が引張りタワー軸に平行な方向の回りに角度−θから角度＋θまで周期１００ｒｐｍまで揺動している。また、第１の固定ガイドローラ２３１は、揺動ガイドローラ２２０の真横方向に距離Ｄ＝２５０ｍｍの位置に設置され、揺動ガイドローラ２２０のローラと同様にローラ外径が１５０ｍｍ、ローラ幅が３０ｍｍであるが、その回転軸が固定されていると共に、ローラ表面の中央部に光ファイバ転動抑止手段としてのＶ字型の狭溝が設けられている。このような条件で配置された光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０、揺動ガイドローラ２２０、および第１の固定ガイドローラ２３１の組み合わせにより、有効に即ち揺動ガイドローラ２２０の揺動速度に対して高効率に光ファイバ２００に所定のねじりを付加する。そしてこの点に本実施形態の特徴がある。
【００４６】
次に、光ファイバ２００に所定のねじりを有効に付加する方法を、図２および図３を用いて説明する。ここで、図２は図１の揺動ガイドローラ２２０および第１の固定ガイドローラ２３１を上から見た図、図３は図１の光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０および揺動ガイドローラ２２０を横から見た図である。
【００４７】
図２に示すように、揺動ガイドローラ２２０が引張りタワー軸に平行な方向の回りに角度＋θだけ傾くと、この傾きによって光ファイバ２００に横方向の力が加わり、揺動ガイドローラ２２０のローラ表面を光ファイバ２００が転動する。そしてこの転動により、光ファイバ２００にねじりが付与される。続いて、揺動ガイドローラ２２０は逆方向に角度−θだけ傾く。こうして、図中の両頭矢印に示されるように、揺動ガイドローラ２２０が角度＋θから角度−θまで揺動する対称的な往復運動が繰り返されることにより、光ファイバ２００に進行方向に対する時計回りのねじりと反時計回りのねじりとが交番的に付与される。
【００４８】
このとき、揺動ガイドローラ２２０の次段の第１の固定ガイドローラ２３１が揺動ガイドローラ２２０の真横向の位置に同じローラ外径をもって設置されいるため、光ファイバ２００の揺動ガイドローラ２２０のローラ表面に接触する長さは、揺動ガイドローラ２２０の円周角９０°に相当するローラ円周とほぼ等しい長さになる。即ち、光ファイバ２００は揺動ガイドローラ２２０のローラの一方の側面から底面まで接触し、その最底部で離脱する。このため、ローラの他方の側面において光ファイバ２００の転動が生じて一方の側面における光ファイバ２００の転動を妨害し、光ファイバ２００を摺動させるという事態が阻止される。従って、揺動ガイドローラ２２０のローラの一方の側面における光ファイバ２００の転動により、揺動ガイドローラ２２０の揺動速度に対して高効率に光ファイバ２００にねじりを付与することができる。
【００４９】
また、第１の固定ガイドローラ２３１のローラ表面の中央部に光ファイバ転動抑止手段としてのＶ字型の狭溝２５０が設けられており、第１の固定ガイドローラ２３１でガイドされる光ファイバ２００はこのＶ字型の狭溝２５０に挿着される。このため、第１の固定ガイドローラ２３１のローラ表面で光ファイバ２００が転動して光ファイバ２００にねじりを付与するための揺動ガイドローラ２２０における転動を妨害するという事態が阻止される。従って、Ｖ字型の狭溝２５０によって第１の固定ガイドローラ２３１のローラ表面での光ファイバ２００の転動を抑止することにより、揺動ガイドローラ２２０の揺動速度に対して高効率に光ファイバ２００にねじりを付与することができる。
【００５０】
図３に示すように、揺動ガイドローラ２２０が引張りタワー軸に平行な方向の回りに角度＋θだけ傾き、この揺動ガイドローラ２２０のローラ表面を光ファイバ２００が転動すると、この光ファイバ２００の転動に連れて、揺動ガイドローラ２２０直前の線引き炉側の光ファイバ２００も揺動ガイドローラ２２０の揺動方向に応動する。そしてこの光ファイバ２００の応動が一定範囲を越えると、光ファイバ２００に付与するねじり量が低減したり、樹脂被膜１９０をコーティングした光ファイバ２００が偏肉したりする原因となるが、１対のガイドローラ２１０が揺動ガイドローラ２２０の真上方向に設置されているため、光ファイバ２００の応動が一定以上になると、１対のガイドローラ２１０の一方のローラに接触し、それ以上の光ファイバ２００の応動が阻止される。従って、１対のガイドローラ２１０が光ファイバ２００の応動を抑制することにより、光ファイバ２００に付与されるねじり量の低減や、樹脂被膜１９０をコーティングした光ファイバ２００の偏肉を抑止することができる。
【００５１】
このように本実施形態の光ファイバの製造方法によれば、光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０、揺動ガイドローラ２２０、および第１の固定ガイドローラ２３１を組み合わせることにより、揺動ガイドローラ２２０がその揺動運動によってそのローラ表面に光ファイバ２００を転動させ時計回りのねじりと反時計回りのねじりとを交番的に付与すると共に、光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０と光ファイバ転動抑止手段を設けた第１の固定ガイドローラ２３１とが揺動ガイドローラ２２０のローラ表面での光ファイバ２００のスムーズな転動を補助するため、揺動ガイドローラ２２０の揺動速度に対して高効率に光ファイバ２００にねじりを付与することができる。
【００５２】
また、本実施形態の光ファイバの製造方法によれば、揺動ガイドローラ２２０のローラ表面で光ファイバ２００を転動させる際に、光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０により、光ファイバ２００の応動を抑制することができるため、樹脂被膜１９０をコーティングした光ファイバ２００の偏肉を抑止することができる。
【００５３】
従って、本発明の光ファイバ２００は、上記の製造方法により製造されたものであって、コア部分と前記コア部分を覆うクラッド部分を備え、時計回りのねじりと反時計回りのねじりとが交番的に付与されているため、たとえコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくとも、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と等価的に偏波分散を抑制することができる。
【００５４】
また、本発明の光ファイバ２００は、樹脂被膜１９０をコーティングした光ファイバ２００の偏肉が抑止されているため、光ファイバ２００の断面における応力分布が非対称となることが防止され、光ファイバ２００をケーブル化した場合の強度を向上させることができる。
【００５５】
なお、上記実施形態においては、揺動ガイドローラ２２０の揺動運動は、図２に示されるような角度−θから角度＋θまでの対称的な往復運動であったが、これに限定されず、例えば角度０から角度＋θまで揺動する非対称の往復運動であってもよい。この場合は、光ファイバ２００には間欠的にねじりが付与される。また、揺動ガイドローラ２２０の回転軸の方向に揺動する対称的な往復運動であってもよい。この場合は、上記実施形態の場合と同様に、光ファイバ２００には時計回りのねじりと反時計回りのねじりとが交番的に付与される。
【００５６】
また、上記実施形態においては、第１の固定ガイドローラ２３１の光ファイバ転動抑止手段としてのＶ字型の狭溝２５０を設けたが、この代わりにＵ字型の狭溝、または凹形状の狭溝を設けても、同様の効果を奏することが可能である。
【００５７】
次に、上記実施形態の本質的部分である光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０、揺動ガイドローラ２２０、および第１の固定ガイドローラ２３１の効果を確認し、その最適条件を求めるために本発明者が行った実験およびその結果について説明する。
【００５８】
第１の実験は、光ファイバ転動抑止手段を設けた第１の固定ガイドローラ２３１によって光ファイバ２００をガイドすることによる効果を確認するためのものである。即ち、第１の固定ガイドローラ２３１に光ファイバ転動抑止手段としてのＶ字型の狭溝２５０を設け、このＶ字型の狭溝２５０に光ファイバ２００を挿着させてガイドした場合と、第１の固定ガイドローラ２３１に光ファイバ転動抑止手段を設けず、そのローラ表面においても光ファイバが転動可能な構造としてガイドした場合とを比較した。なお、その他の諸条件は、上記図１および図２を用いて説明した場合と同様であるが、揺動ガイドローラ２２０の揺動周期は０から２００ｒｐｍまで変化させた。
【００５９】
この第１の実験の結果を、図４のグラフに示す。このグラフから明らかなように、第１の固定ガイドローラ２３１に光ファイバ転動抑止手段を設けず、そのローラ表面においても光ファイバが転動可能な構造とした場合、揺動ガイドローラ２２０の揺動周期を変化させても光ファイバ２００の偏波分散は低減されない。これに対して、第１の固定ガイドローラ２３１に光ファイバ転動抑止手段としてのＶ字型の狭溝２５０を設けた場合、全ての揺動周期において光ファイバ２００の偏波分散が低減されており、特に揺動周期１００〜１５０ｒｐｍにおいてその効果が顕著である。
【００６０】
従って、第１の実験により、光ファイバ転動抑止手段を設けた第１の固定ガイドローラ２３１は、揺動ガイドローラ２２０のローラ表面で光ファイバ２００がスムーズに転動し、揺動ガイドローラ２２０の揺動速度に対して高効率に光ファイバ２００にねじりを付与するように補助していることが確認される。
【００６１】
第２の実験は、揺動ガイドローラ２２０と第１の固定ガイドローラ２３１との相対的設置位置についての最適条件を求めるためのものである。即ち、図５（ａ）に示すように、揺動ガイドローラ２２０から第１の固定ガイドローラ２３１までの水平方向の距離Ｄをパラメータとして（Ｄ＝１８０ｍｍ、２５０ｍｍ、５００ｍｍ）、揺動ガイドローラ２２０の最底部に対する第１の固定ガイドローラ２３１の最底部の相対的高さΔｈ（下方向を正、上方向を負とする）を変化させて場合における光ファイバ２００の偏波分散を測定した。なお、その他の諸条件は、上記図１および図２を用いて説明した場合と同様である。
【００６２】
この第２の実験の結果を、図５（ｂ）のグラフに示す。このグラフから明らかなように、揺動ガイドローラ２２０の最底部に対する第１の固定ガイドローラ２３１の最底部の相対的高さΔｈが０≦Δｈ＜１５０ｍｍの場合、即ち揺動ガイドローラ２２０の最底部と第１の固定ガイドローラ２３１の最底部とが同一の高さかまたは第１の固定ガイドローラ２３１の最底部が相対的に低い場合の方が、相対的高さΔｈが−１５０ｍｍ＜Δｈ＜０の場合、即ち第１の固定ガイドローラ２３１の最底部が相対的に高い場合よりも、光ファイバ２００の偏波分散が大幅に低減される。また、揺動ガイドローラ２２０から第１の固定ガイドローラ２３１までの水平方向の距離Ｄが長くなるほど光ファイバ２００の偏波分散が低減されるが、相対的高さΔｈが０≦Δｈ＜１５０ｍｍにおいてはそれほど大きな差を生じない。
【００６３】
これは、相対的高さΔｈが０≦Δｈ＜１５０ｍｍの場合、光ファイバ２００の揺動ガイドローラ２２０のローラ表面に接触する長さが円周角９０°に相当するローラ円周と等しいかまたはそれ以下の長さになるため、光ファイバ２００が揺動ガイドローラ２２０のローラの一方の側面から底面まで接触し、その最底部またはその直前で離脱するのに対し、相対的高さΔｈが−１５０ｍｍ＜Δｈ＜０の場合、光ファイバ２００の揺動ガイドローラ２２０のローラ表面に接触する長さが円周角９０°に相当するローラ円周を越える長さになるため、光ファイバ２００が揺動ガイドローラ２２０のローラの一方の側面から底面を経て他方の側面に至るまで接触するという相違に起因する。即ち、後者の場合、ローラの他方の側面においても光ファイバ２００の転動が生じるため、光ファイバ２００にねじりを付与する一方の側面における転動を妨害する事態が発生するが、前者の場合、かかる事態が発生しないため、光ファイバ２００をスムーズな転動させ、揺動ガイドローラ２２０の揺動速度に対して高効率に光ファイバ２００にねじりを付与することができることになる。
【００６４】
従って、第２の実験により、光ファイバ２００の揺動ガイドローラ２２０のローラ表面に接触する長さが、揺動ガイドローラ２２０の円周角９０°に相当するローラ円周と等しいかまたはそれ以下の長さになるように、揺動ガイドローラ２２０と第１の固定ガイドローラ２３１との相対的設置位置を調整することが望ましいことが確認される。
【００６５】
なお、ここでは、揺動ガイドローラ２２０と第１の固定ガイドローラ２３１の各ローラ外径が等しい場合について述べているが、異なる場合であっても、揺動ガイドローラ２２０の最底部と第１の固定ガイドローラ２３１の最底部との相対的高さΔｈに着目すればよい。このことは、揺動ガイドローラ２２０と第１の固定ガイドローラ２３１の各ローラ外径を変化させることによっても、光ファイバ２００の揺動ガイドローラ２２０のローラ表面に接触する長さを調整することができることを意味する。
【００６６】
第３の実験は、揺動ガイドローラ２２０のローラ表面の最適材質を求めるためのものである。即ち、上記図１および図２に示す場合においては、ローラ表面の材質としてローラ自体の材質であるアルミニウムを用いたが、ローラ表面の材質を種々変化させて光ファイバ２００の偏波分散を測定した。なお、その他の諸条件は、上記図１および図２を用いて説明した場合と同様であるが、揺動ガイドローラ２２０の揺動周期は０から２００ｒｐｍまで変化させた。
【００６７】
この第３の実験の結果を、図６のグラフに示す。このグラフから明らかなように、そもそも揺動ガイドローラ２２０を揺動させない場合には、ローラ表面の材質の相違による差はないが、揺動させた場合には、全ての揺動周期においてローラ表面の材質がウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、アルミニウム、ベークライトの順番で光ファイバ２００の偏波分散が低減されており、特に揺動周期１００〜１５０ｒｐｍにおけるウレタン系樹脂の場合、次いでアクリル系樹脂の場合に、光ファイバ２００の偏波分散の低減が顕著である。
【００６８】
この光ファイバ２００の偏波分散の低減効果は、光ファイバ２００表面にコーティングされている樹脂被膜１９０に対するローラ表面の材質の摩擦係数の大きさに対応している。即ち、光ファイバ２００表面の樹脂被膜１９０に対するローラ表面の材質の摩擦係数が大きいほど、光ファイバがローラ表面を摺動することなく理想的に転動し、この転動により光ファイバ２００にねじりが付与されるため、光ファイバ２００の偏波分散が低減することになる。
【００６９】
従って、第３の実験により、光ファイバ２００が接触する揺動ガイドローラ２２０のローラ表面は、光ファイバ２００表面の樹脂被膜１９０との摩擦係数が大きい樹脂で覆われていることが好ましく、その樹脂としてウレタン系樹脂またはアクリル系樹脂が好適であることが確認される。
【００７０】
第４の実験は、揺動ガイドローラ２２０のローラ表面における転動性と光ファイバ２００の線引張力との関係を求めるためのものである。即ち、上記図１および図２に示すように、ローラ表面の材質としてローラ自体の材質であるアルミニウムを用い、揺動周期を１００ｒｐｍに設定し、線引張力を変化させて転動回数を観測した。なお、光ファイバ２００の被覆外径は２５０μｍとした。
【００７１】
この第４の実験の結果を、図７のグラフに示す。このグラフから明らかなように、転動性の向上は、線引張力が４．０ｋｇ／ｍｍ２ 以上で現れる。そして、線引張力が１６ｋｇ／ｍｍ２ を超えると断線が発生する。
【００７２】
従って、第４の実験により、光ファイバ２００の線引張力は、４．０〜１６ｋｇ／ｍｍ２ が好適であることが確認される。
【００７３】
第５の実験は、光ファイバ２００の進行方向に自由に回転する光ファイバ揺動抑制用の１対のガイドローラ２１０の揺動ガイドローラ２２０に対する相対的設置位置および１対のガイドローラ２１０の間隔についての最適条件を求めるためのものである。即ち、図８（ａ）に示すように、揺動ガイドローラ２２０から上方の１対のガイドローラ２１０までの垂直方向の距離Ｌをパラメータとし（Ｌ＝３０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、２００ｍｍ）、１対のガイドローラ２１０の間隔ｄを１ｍｍから８ｍｍまで変化させて場合における光ファイバ２００の偏波分散を測定した。なお、その他の諸条件は、上記図１および図２を用いて説明した場合と同様である。また、１対のガイドローラ２１０を光ファイバ２００の進行方向に自由に回転できるようにした効果を確認するため、回転できないように固定した場合についても測定した。
【００７４】
この第５の実験の結果を、図８（ｂ）のグラフに示す。このグラフから明らかなように、揺動ガイドローラ２２０から１対のガイドローラ２１０までの垂直方向の距離Ｌが短くなるほど光ファイバ２００の偏波分散が低減され、１対のガイドローラ２１０の間隔ｄが小さくなるほど光ファイバ２００の偏波分散が低減される傾向にある。特にＬ＝３０ｍｍの場合、ｄの大きさを問わず大幅に低減され、Ｌ＝５０ｍｍの場合、ｄ＝１ｍｍ〜２ｍｍで大幅に低減される。
【００７５】
これは、１対のガイドローラ２１０が、揺動ガイドローラ２２０の揺動に連れて生じる光ファイバ２００の応動を一定範囲内に抑制して、光ファイバ２００の応動に起因する光ファイバ２００のねじり量の低減を抑止していることを意味する。そして揺動ガイドローラ２２０から１対のガイドローラ２１０までの垂直方向の距離Ｌが短ければ短いほど、また１対のガイドローラ２１０の間隔ｄが小さければ小さいほど、光ファイバ２００の応動を抑制する効果が大きくなるため、それに応じて光ファイバ２００の偏波分散の低減効果も大きくなっていると考えられる。
【００７６】
また、１対のガイドローラ２１０が回転しないようにした場合は、距離Ｌの大きさの如何によらず、一般的に１対のガイドローラ２１０が回転する場合よりも光ファイバ２００の偏波分散が大きい。但し、間隔ｄが大きくなるほど光ファイバ２００の偏波分散が低減される傾向にあり、ｄ＝１０ｍｍでは、１対のガイドローラ２１０が回転する場合との差が殆どなくなる。
【００７７】
更に、第５の実験と同様の条件で、樹脂被膜１９０をコーティングした光ファイバ２００の偏肉率を測定した。なお、偏肉率が０％のとき、光ファイバ２００のコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状になるものとする。この測定結果は、グラフには図示しないが、距離Ｌの大きさの如何によらず、間隔ｄ＝１ｍｍにおいて偏肉率は１５％、間隔ｄ＝２ｍｍにおいて偏肉率は２０％、間隔ｄ＝５ｍｍにおいて偏肉率は３５％、間隔ｄ＝８ｍｍにおいて偏肉率は４０％、間隔ｄ＝１０ｍｍにおいて偏肉率は４５％となった。即ち、間隔ｄが小さくなるほど偏肉率が低下し、樹脂被膜１９０をコーティングした光ファイバ２００の偏肉が減少する傾向にある。
【００７８】
これは、１対のガイドローラ２１０の間隔ｄが小さければ小さいほど光ファイバ２００の応動を抑制し、揺動ガイドローラ２２０のローラ表面で光ファイバ２００をスムーズに転動させることができるため、この光ファイバ２００のスムーズな転動により、樹脂被膜１９０をコーティングした光ファイバ２００の偏肉率が低下すると考えられる。
【００７９】
従って、第５の実験により、光ファイバ２００の進行方向に自由に回転する光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０は、揺動ガイドローラ２２０のローラ表面で光ファイバ２００がスムーズに転動し、揺動ガイドローラ２２０の揺動速度に対して高効率に光ファイバ２００にねじりを付与するように補助していることが確認されると共に、その効果は、揺動ガイドローラ２２０までの垂直方向の距離Ｌが短いほど、また１対のガイドローラ２１０の間隔ｄが小さいほど大きくなることが確認される。また、樹脂被膜１９０をコーティングした光ファイバ２００の偏肉が減少するのことが確認されると共に、その効果は、１対のガイドローラ２１０の間隔ｄが小さいほど大きくなることが確認される。
【００８０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した通り、本発明の光ファイバの製造方法によれば、回転軸が周期的に揺動する第１のガイドローラで光ファイバをガイドすると共に、第１のガイドローラの揺動により、そのローラ表面に前記光ファイバを転動させる第１のステップと、第１のガイドローラを経由した光ファイバを、第１のガイドローラの次段に設置され、回転軸が固定された第２のガイドローラでガイドすると共に、第２のガイドローラに設けた光ファイバ転動抑止手段により、そのローラ表面を光ファイバが転動することを抑止する第２のステップとを備えることにより、光ファイバに有効に所定のねじりを付与することができる。
【００８１】
また、上記第１のガイドローラの前段に設置した光ファイバ応動抑制手段によって第１のガイドローラの揺動によって生ずる光ファイバの応動を抑制するステップを更に備えることにより、光ファイバに更に有効に所定のねじりを付与することができると共に、光ファイバ被膜の偏肉を抑止することができる。
【００８２】
更に、本発明の光ファイバは、上記の製造方法により製造され、有効に所定のねじりが付与されているため、たとえコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくとも、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と等価的に偏波分散を抑制することができる。また、光ファイバ被膜の偏肉が抑止されているため、光ファイバの断面における応力分布が非対称となることが抑制され、光ファイバをケーブル化した場合の強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバの製造方法の実施形態の製造工程図である。
【図２】図１の揺動ガイドローラおよび第１の固定ガイドローラを上から見た図である。
【図３】図１の光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラおよび揺動ガイドローラを横から見た図である。
【図４】第１の固定ガイドローラにおける光ファイバ転動抑止手段の有無と光ファイバの偏波分散との関係を説明するグラフである。
【図５】揺動ガイドローラおよび第１の固定ガイドローラの相対的設置位置と光ファイバの偏波分散との関係を説明するグラフである。
【図６】揺動ガイドローラのローラ表面の材質と光ファイバの偏波分散との関係を説明するグラフである。
【図７】線引張力と揺動ガイドローラのローラ表面での転動性との関係を説明するグラフである。
【図８】光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラの揺動ガイドローラに対する相対的設置位置および１対のガイドローラの間隔と光ファイバの偏波分散との関係を説明するための図である。
【図９】従来の光ファイバの製造方法の製造工程図である。
【図１０】従来の光ファイバにねじりを付加する方法を説明するための図（その１）である。
【図１１】従来の光ファイバにねじりを付加する方法を説明するための図（その２）である。
【符号の説明】
１００…光ファイバ母材、１１０…線引き炉、１２０…ヒータ、１３０…光ファイバ、１４０…レーザ外径測定器、１５０…線引き制御部、１６１…第１の樹脂コーティングダイス、１６２…第２の樹脂コーティングダイス、１７１、１７２…液状樹脂、１８１、１８２…ＵＶランプ、１９０…樹脂被膜、２００…光ファイバ、２１０…光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ、２２０…揺動ガイドローラ、２３１…第１の固定ガイドローラ、２３２…第２の固定ガイドローラ、２４０…ドラム、２５０…Ｖ字型の狭溝、３００…光ファイバ母材、３１０…線引き炉、３２０、３２１、３２１ａ、３２１ｂ、３２２、３２２ａ、３２２ｂ、…光ファイバ、３３０…直径モニタ、３４０…コーティング処理装置、３５０…コーティング同心性モニタ、３６０…回復ステーション、３７０…コーティング直径モニタ、３８１…第１のガイドローラ、３８２…第２のガイドローラ、３８３…第３のガイドローラ、３９０…引張りキャプスタン、４００…領域。
Claims (9)
- 光ファイバ母材から光ファイバを線引きする第１の工程と、前記光ファイバに所定の被覆材料をコーティングする第２の工程と、前記所定の被覆材料をコーティングした前記光ファイバに所定のねじりを付与する第３の工程とを備える光ファイバの製造方法であって、
前記第３の工程は、前記所定の被覆材料をコーティングした前記光ファイバを、周期的に揺動する第１のガイドローラでガイドすると共に、前記第１のガイドローラの揺動により、前記第１のガイドローラのローラ表面に前記光ファイバを転動させる第１のステップと、
前記第１のガイドローラを経由した前記光ファイバを、前記第１のガイドローラの次段に設置され、回転軸が固定された第２のガイドローラでガイドすると共に、前記第２のガイドローラに設けた光ファイバ転動抑止手段により、前記第２のガイドローラのローラ表面を前記光ファイバが転動することを抑止する第２のステップと
を備える、ことを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 前記第２のガイドローラに設けた前記光ファイバ転動抑止手段は、前記第２のガイドローラのローラ表面に形成され、前記光ファイバを挿着するＶ字型、Ｕ字型、または凹形状の狭溝である、ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバの製造方法。
- 前記第１のガイドローラおよび前記第２のガイドローラの各ローラ外径および設置位置を調整することにより、前記光ファイバの前記第１のガイドローラのローラ表面に接触する長さが、前記第１のガイドローラの円周角９０°に相当するローラ円周とほぼ等しい長さか或いはそれ以下の長さになっている、ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバの製造方法。
- 前記光ファイバが接触する前記第１のガイドローラのローラ表面は、前記光ファイバの前記所定の被覆材料に対する摩擦係数が大きい樹脂で覆われている、ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバの製造方法。
- 前記第１のガイドローラのローラ表面を覆う前記樹脂は、ウレタン系樹脂またはアクリル系樹脂である、ことを特徴とする請求項４記載の光ファイバの製造方法。
- 前記光ファイバの線引張力は、４．０ｋｇ／ｍｍ２ 以上、かつ、１６ｋｇ／ｍｍ２ 以下である、ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバの製造方法。
- 前記第３の工程は、前記第１のガイドローラの前段に設置した光ファイバ応動抑制手段により、前記第１のガイドローラの揺動によって生ずる前記光ファイバの応動を抑制するステップを更に備える、ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバの製造方法。
- 前記光ファイバ応動抑制手段は、前記第１のガイドローラ上方に所定の距離をもって設置され、前記光ファイバを通過させるための所定の間隔をもって相対する１対以上のガイドローラである、ことを特徴とする請求項７記載の光ファイバの製造方法。
- コア部分と前記コア部分を覆うクラッド部分を備え、所定のねじりが付与された光ファイバであって、請求項１記載の製造方法により製造された、ことを特徴とする光ファイバ。
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