JP4389409B2

JP4389409B2 - Optical fiber manufacturing method

Info

Publication number: JP4389409B2
Application number: JP2001165231A
Authority: JP
Inventors: 稔樹樽; 真二石川; 勝也永山
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2021-05-31
Also published as: JP2002356343A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ、特に長周期ファイバグレーティングの作製に適した光ファイバの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
長周期ファイバグレーティングは、光ファイバに光の伝搬方向に沿って長周期の屈折率変調が形成されたものであり、コアモード光とクラッドモード光との間の結合作用を利用した光フィルタ等として用いられている。光フィルタとして用いられる長周期ファイバグレーティングにおいては、その偏波依存性損失をより低減することが望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
長周期ファイバグレーティングの偏波依存性損失の発生要因の一つとして、光ファイバ内の応力分布が中心軸に対して対称でないことが挙げられる。光ファイバ内に応力が残留していると、光弾性効果により屈折率に変化が生じる。このため、応力分布に非軸対称性があると、屈折率分布もまた非軸対称となる。その結果、光ファイバを伝搬する光に含まれる２つの直線偏波モードに対して伝搬定数が異なることになり、偏波依存性損失が発生する。
【０００４】
また、屈折率変化誘起剤が添加された光ファイバに屈折率変化誘起光、例えば、紫外域光を照射して長周期ファイバグレーティングを作製する際に、偏波依存性損失が増大してしまう場合がある。さらに、長周期ファイバグレーティングでは、所定の波長を有する光がクラッド領域へと導波するため、コア領域だけでなく、クラッド領域における応力分布の非軸対称も特性に大きな影響を与えることになる。
【０００５】
長周期ファイバグレーティングの作製に好適な光ファイバにおいては、コア領域は屈折率変化誘起剤及び温度特性調整用の添加物が添加された石英ガラスから構成され、クラッド領域は純石英ガラス又は塩素若しくはフッ素が添加された石英ガラスから構成される。コア領域に添加される屈折率変化誘起剤としては、例えば酸化ゲルマニウム(ＧｅＯ₂)があり、温度特性調整用の添加物としては、例えば酸化ホウ素(Ｂ₂Ｏ₃)や酸化リン(Ｐ₂Ｏ₅)などがある。コア領域とクラッド領域とにおいて添加物が異なるため、熱膨張係数もまた両領域の間で異なる。しかも、屈折率変化誘起光照射により屈折率を効率よく変化させるため、コア領域の上記添加物の添加量を大きくする傾向があり、このため、熱膨張係数の差はより大きくなる。例えば、コア領域での熱膨張係数は、クラッド領域での熱膨張係数の５〜６倍にも及ぶことがある。
【０００６】
コア領域の熱膨張係数がクラッド領域に比べ大きいと、加熱線引き後に光ファイバを冷却する過程において、コア領域はクラッド領域に比べてより大きく縮もうとする。反面、クラッド領域はコア領域に比べあまり縮まないため、冷却後の光ファイバには比較的大きな応力が生じる結果となる。コア領域においては、光ファイバの長手方向、径方向、及び円周方向のいずれにも引張応力が発生している。一方、クラッド領域には、径方向に引張応力がかかり、光ファイバの長手方向と円周方向とには圧縮応力が生じている。
【０００７】
このような応力が生じた場合でも、光ファイバが真円であれば応力の分布は軸対称となるため、伝搬定数に差が生じることはない。しかしながら、完全に真円な光ファイバを作製することは困難であり、そのため、応力分布は非軸対称となってしまう。その結果、偏波方向によって伝搬定数が異なることになり、偏波依存性損失が悪化してしまう。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、偏波依存性損失が低減された長周期ファイバグレーティングの作製に適した光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
石英系光ファイバにおいては、応力分布の非軸対称性による伝搬定数差δβ^(s)は、文献「Ｏ plus Ｅ vol.21, No.6, pp.706-714.」によれば、
δβ^(s)＝β_x ^(s)−β_y ^(s)
≒ε(α₁−α₀)(−δＴ)Ｅ(Ｃ₂−Ｃ₁)κＳ(υ)／２(１−υ)
で与えられる。ここで、α₁はコア領域の熱膨張係数であり、α₀はクラッド領域の熱膨張係数である。Ｅは光ファイバのヤング率であり、υはポアソン比である。Ｃ₁，Ｃ₂は光弾性係数である。δＴはガラスの溶融状態から室温までの温度変化であり、線引きなどの冷却過程では負の値をとる。コア領域にＧｅＯ₂が添加された光ファイバの場合、δＴは、
δＴ＝−１０２０＋２×１０⁴・Δ
で与えられる。ただし、Δは、コアとクラッドとの比屈折率差であり、上式ではパーセント表示ではなく絶対値で与えられる。
【００１０】
上述の説明の通り、δＴは比屈折率差Δの関数であり、Δのみ大きくすることができればδＴの絶対値を小さくすることができるが、全体としては、熱膨張係数差が逆に大きくなるため、伝搬定数差δβ^(s)は大きくなってしまう。
【００１１】
そこで、本発明者らは、上式に基づいて鋭意検討を重ねた結果、光ファイバの冷却速度の調整によってδＴのみを小さくし、しいてはδβ^(s)を低減することが可能との結論に達した。その理由は以下の通りである。
【００１２】
線引き炉内で線引きされているような高温状態においては、ガラスの粘度は非常に低く、ガラスは流動性を有している。このような状況では、コア領域及びクラッド領域の間で生じる応力は無視できるほど小さい。しかしながら、高温状態から冷却されていく際に、ガラスの粘度が上昇しガラスが流動性を失うと、応力が緩和されなくなり、熱膨張係数の差に起因した応力が生じるようになる。
【００１３】
すなわち、δＴが意味する温度変化の初期温度にあたる溶融温度とは、線引き時の温度のようにガラスが流動性を有しているときの温度ではなく、ガラスの流動性による応力緩和が起こらなくなる温度、或いはこれよりも高い温度と理解されるべきである、と本発明者らは考えている。特に、コア領域にＧｅＯ₂が高濃度に添加される光ファイバにおいては、コア領域の粘度の方が低くなるため、コア領域の応力が緩和できなくなる温度、或いはこれよりも高い温度と理解されるべきである。
【００１４】
このような考察から、本発明者らは、応力が流動性により緩和されなくなる温度よりも高い温度において、先ず、応力をできる限り緩和しておくことが重要であると考えるに至った。ここで、その温度とは、応力が緩和されなくなる温度に限りなく近く、ガラスが僅かながらではあるが流動性を残しているといった温度であれば尚効果的である。線引き後の光ファイバを徐々に冷却していけば、光ファイバをこのような温度で十分な時間保持でき、応力を十分に緩和できる。また、線引き後の光ファイバを徐々に冷却すれば、光ファイバはそのような温度に確実に保持され得る。これにより、結局のところ、δＴは実質的に低減されることとなる。その結果、非軸対称な応力分布に起因する伝搬定数の差を低減でき、すなわち、偏波依存性損失を低減できる。以上のような検討・考察を鋭意重ねた結果、本発明者らは本発明に到達した。
【００１５】
そこで、本発明に係る光ファイバの製造方法は、(a) コア部と、コア部の外周に設けられたクラッド部と、を備え、コア部とクラッド部との熱膨張係数の差が２．０×１０^-6／℃以上である光ファイバ母材を用意し、(b) 光ファイバ母材を線引き炉で加熱線引することにより光ファイバを形成し、(c) 線引炉で線引されて形成された光ファイバを線引炉の後段に設けられた加熱炉によって所定の温度範囲７００〜１７００℃内の温度であるように加熱し、光ファイバを製造することを特徴とする。
【００１６】
上記の製造方法によれば、コア部とクラッド部との熱膨張係数の差が２．０×１０^-6／℃以上である光ファイバ母材が線引き炉において線引きされ、光ファイバが形成される。そして、この光ファイバが線引き炉の後段に設けられた加熱炉において所定の温度範囲となるよう加熱される。加熱炉を用いて線引き後の光ファイバをこのように加熱すれば、線引き後の光ファイバの温度が急激に低下することなく、徐々に低下するようにできる。光ファイバを徐々に降温すれば、上述の通り、光ファイバ内に生じる残留応力が十分に緩和され、その結果、偏波依存性損失を低減できる。
【００１７】
また、本発明の光ファイバの製造方法は、加熱炉によって所定の温度範囲内の温度とされる光ファイバの温度が７００〜１７００℃の範囲内の温度であることにより、光ファイバは確実に徐冷される。
【００１８】
さらに、本発明の光ファイバの製造方法は、加熱炉によって、光ファイバの長手方向に沿った任意の点が１０００℃／秒以下の冷却速度にて５０℃以上冷却されることを特徴としてもよい。このようにすれば、光ファイバは一層確実に徐冷される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明による光ファイバの製造方法の実施形態を説明する。先ず、図１を参照しながら、この製造方法に好適な線引き装置について説明する。
【００２１】
図１は、本発明による光ファイバの製造方法を実施するのに適した線引き装置の一実施形態を概略的に示す構成図である。線引き装置１は、線引き炉１１、徐冷用加熱炉２１及び樹脂硬化部３１を有している。線引き炉１１、徐冷用加熱炉２１及び樹脂硬化部３１は、光ファイバ母材２の線引き方向(図１において、上から下)に沿って順次配設されている。
【００２２】
線引き炉１１は炉心管１３を有する。炉心管１３の外側には、その外周面を取り囲むようにヒータ１２が設けられている。また、炉心管１３には不活性ガス供給通路１５が接続されている。不活性ガス供給通路１５は、炉心管１３との接続部と反対側の端部において不活性ガス供給部１４に接続されている。このような構成により、線引き炉１１の炉心管１３内は不活性ガス雰囲気とされる。また、線引き炉１１の上方には、母材供給装置(図示せず)が設けられており、これにより、光ファイバ母材２が炉心管１３内に保持される。
【００２３】
徐冷用加熱炉２１は炉心管２３を備えている。炉心管２３には、その外周面を取り囲むようにヒータ２２が設けられている。また、炉心管２３には、不活性ガス供給部２４から延びる不活性ガス供給通路２５が接続されており、これにより、徐冷用加熱炉２１の炉心管２３内は不活性ガス雰囲気とされる。炉心管２３内に供給される不活性ガスは、例えばＮ₂ガスであってもよい。また、Ａｒ等の分子量の比較的大きい不活性ガスを用いることも可能である。
【００２４】
徐冷用加熱炉２１と樹脂硬化部３１との間には、外径測定器４１が設けられている。外径測定器４１は、線引きされた光ファイバ３の外径を測定し、その測定値を出力信号として制御ユニット４４へと出力する。制御ユニット４４は、外径測定器４１から出力される出力信号を入力し、この信号に基づいて、光ファイバ３が予め設定された外径値となるように、線引き速度を演算により求める。また、制御ユニット４４からは、演算により求めた線引き速度を示す出力信号が駆動モータ用ドライバ(図示せず)に対して出力される。
【００２５】
外径測定器４１と樹脂硬化部３１との間は、光ファイバ３にＵＶ樹脂液５２を塗布するためのコーティングダイス５１が設けられている。樹脂硬化部３１は、ＵＶ樹脂液５２を硬化するためのＵＶランプ３２を備える。樹脂硬化部３１の下方には、光ファイバ３にＵＶ樹脂液５２が塗布・硬化されて作製される光ファイバ素線４を導くガイドローラ６１と、光ファイバ素線４を巻き取るドラム４２とが設けられている。ドラム４２は、回転駆動軸４５に支持されており、この回転駆動軸４５の端部は駆動モータ４３に連結されている。駆動モータ４３には、駆動モータ用ドライバ(図示せず)が接続されている。駆動モータ用ドライバは、制御ユニット４４からの線引き速度を示す出力信号を入力し、この信号に基づいた駆動電力を駆動モータ４３に出力する。これにより、駆動モータ４３が所定の速度で駆動される。この結果、光ファイバ３が所定の速度で線引きされるとともに、光ファイバ素線４が所定の速度でドラム４２に巻き取られる。
【００２６】
次に、上述した線引き装置１を用いた本実施形態に係る光ファイバの製造方法について説明する。
【００２７】
母材供給装置(図示せず)に保持された光ファイバ母材２を線引き炉１１内部へと下げ、線引き炉１１内のヒータ１２により光ファイバ母材２の下端を加熱・軟化させる。このとき、炉心管１３の内周面での表面温度は約２０００℃である。軟化された光ファイバ母材２を線引きして光ファイバ３を形成する。炉心管１３内は例えばＨｅガスで満たされており、このＨｅガスにより、線引き形成された光ファイバ３は１７００℃程度にまで冷却される。その後、光ファイバ３は、炉心管１３の下部から線引き炉１１の下方へと引き出され、線引き炉１１と徐冷用加熱炉２１との間において空気により冷却される。
【００２８】
Ｈｅガスの熱伝導率λ(Ｔ＝３００Ｋ)は１５０ｍＷ／(ｍ・Ｋ)であるのに対し、空気の熱伝導率λ(Ｔ＝３００Ｋ)は２６ｍＷ／(ｍ・Ｋ)である。よって、気体による光ファイバ３の冷却の効果は、線引き炉１１と徐冷用加熱炉２１との間においての方が炉心管１３の内部での場合よりも低くなっている。
【００２９】
続いて、空気により冷却された光ファイバ３は徐冷用加熱炉２１に送られる。そして、このような徐冷用加熱炉２１を光ファイバ３が通過する際に、光ファイバ３は徐冷される。ここで、徐冷とは、例えば、加熱線引きされた光ファイバ３において温度が７００〜１７００℃となる範囲のうち、温度差が５０℃以上となる区間が１０００℃／ｓ以下の冷却速度で冷却されることであって良い。特に、線引き形成された光ファイバ３において温度が９００〜１６００℃となる部分のうち、光ファイバ３の温度差が５０℃以上となる区間が１０００℃／ｓ以下の冷却速度で冷却されると好ましい。
【００３０】
光ファイバ３を上述の冷却速度で冷却するためには、(１)ヒータ２２及び炉心管２３の設置位置、(２)ヒータ２２及び炉心管２３の線引き方向(図１において上下方向)に沿った長さ、(３)ヒータ２２の設定温度、(４)線引き速度が適宜調整される。さらには炉心管２３へと供給される例えばＮ₂ガスの流速も適宜調整されてよい。
【００３１】
炉心管２３は、炉心管２３に入る直前の光ファイバ３の温度（入線温度）が１４００〜１８００℃の範囲となる位置に設けられていると好ましい。具体的には、炉心管２３は、線引炉１１のヒータ１２の下端(光ファイバが送り出される側の端部)から炉心管２３の上端までの距離をＬ₁(ｍ)とすると、
【００３２】
Ｌ₁≦０．２×Ｖ
といった関係を満足する位置に設けられている。ここで、Ｖは線引速度(ｍ／ｓ)である。
【００３３】
また、炉心管２３は、光ファイバ母材２の線引方向(図１における上下方向)に沿った全長をＬ₂(ｍ)したとき、
【００３４】
Ｌ₂≧Ｖ／８
を満足するように設けられている。ここで、Ｖは線引速度(ｍ／ｓ)である。さらに、徐冷用加熱炉２１のヒータ２２の温度は、上記の条件の下、炉心管２３を通過する光ファイバ３の温度が７００〜１７００℃の範囲内の温度、特に、９００〜１６００℃の範囲内の温度となるように設定されている。このような設定により、光ファイバ３は上述のような冷却速度で冷却され得る。
【００３５】
この後、徐冷された光ファイバ３は徐冷用加熱炉２１の下端部より引き出される。徐冷用加熱炉２１を出た光ファイバ３は、外径測定器４１により外径が測定される。この測定値は、上述の通り制御ユニット４４で処理され、線引き速度が制御される。よって、光ファイバ３は所定の径を有するよう線引きされる。
【００３６】
外径測定器４１を通過した光ファイバ３は、コーティングダイス５１へと送られる。そして、コーティングダイス５１を通過する際に、光ファイバ３にはＵＶ樹脂液５２が塗布される。ＵＶ樹脂液５２は、樹脂硬化部３１のＵＶランプ３２により硬化され、その結果、光ファイバ３から光ファイバ素線４が作製される。その後、光ファイバ素線４は、ガイドローラ６１を経て、ドラム４２により巻き取られる。以上の工程が引き続いて実施されると、所定の長さを有する光ファイバ素線４がドラム４２に巻き取られた状態で得られる。
【００３７】
以下に、実施例及び比較例を用いて本発明の光ファイバの製造方法を更に詳しく説明する。
【００３８】
(実施例１)
先ず、線引き装置１において、線引炉１１のヒータ１２の下端(光ファイバが送り出される側の端部)から炉心管２３の上端までの距離Ｌ₁を０．４(ｍ)とし、徐冷用加熱炉２１の炉心管２３の全長Ｌ₂を１．０(ｍ)とした。また、線引き炉１１の温度は、炉心管１３の内周面の表面温度で約２０００℃とした。さらに、徐冷用加熱炉２１の温度は、炉心管２３の内周面の表面温度で約１３００℃とした。
【００３９】
次に、光ファイバ母材２を用意した。この光ファイバ母材２は、ＧｅＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、又はＰ₂Ｏ₅が添加された石英ガラスからなるコア部と、純石英ガラスとからなるクラッド部とを有する。このような添加物の添加によるコア部及びクラッド部における熱膨張係数の差は２．６×１０^-6／℃程度である。また、光ファイバ母材２の外径(クラッド部外径)は３５ｍｍであり、コア部の直径は０．９ｍｍである。
【００４０】
上記の光ファイバ母材２を母材供給装置(図示せず)に取り付け、さらに光ファイバ母材２を線引き炉１１内に保持した。次いで、線引き炉１１において、上記の光ファイバ母材２を線引き速度４ｍ／ｓ、線引き張力０．１９６Ｎ程度で線引きし、外径１２５μｍの光ファイバ３を形成した。この光ファイバ３を、続けて、徐冷用加熱炉２１へと送り、さらに外径測定器４１を通過させてコーティングダイス５１へと送った。コーティングダイス５１においてＵＶ樹脂液５２が光ファイバ３に塗布され、さらに、樹脂硬化部３１にてＵＶランプ３２によりＵＶ樹脂液５２が硬化されて光ファイバ素線４が得られた。
【００４１】
ここで、光ファイバ３の表面の温度は、徐冷用加熱炉２１に入る直前には１６００℃であり、徐冷用加熱炉２１から出た直後には１３５０℃であった。線引き速度が４ｍ／ｓであり、炉心管２３の全長が１．０ｍであったので、光ファイバは０．２５秒で炉心管２３(徐冷用加熱炉２１)を通過したことになる。この間に、光ファイバ３の温度は２５０℃低下したので、徐冷用加熱炉２１において、線引きされた光ファイバ３のうち温度が１３５０℃〜１６００℃となる部分が、平均約１０００℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００４２】
(実施例２)
実施例２においては、徐冷用加熱炉２１の炉心管２３の内周面表面の温度を１５００℃とした以外は、実施例１と同一の条件で光ファイバ素線４を製造した。炉心管２３の内周面温度を１５００℃と実施例１の場合(１３００℃)に比べ高くしたことにより、徐冷用加熱炉２１から出た直後の光ファイバ３の表面温度は１５３０℃であった。つまり、光ファイバ３の冷却速度は約２８０℃／ｓであったことになる。
【００４３】
(実施例３)
実施例３においては、線引炉１１のヒータ１２の下端(光ファイバが送り出される側の端部)から炉心管２３の上端までの距離Ｌ₁を０．６(ｍ)とした線引き装置１を用いた。その他の条件は、すべて実施例１と同一とした。
【００４４】
このような条件で光ファイバ素線４を製造したとき、光ファイバ３の表面温度は、徐冷用加熱炉２１に入る直前で１４００℃であり、徐冷用加熱炉２１から出た直後で１３００℃であった。この場合、光ファイバ３は約２５０℃／ｓといった冷却速度で冷却されたことになる。
【００４５】
(比較例１)
比較例１として、徐冷用加熱炉２１の炉心管２３の内周面温度を１０００℃とした以外はすべて実施例１と同一の条件にて光ファイバ素線を製造した。このとき、光ファイバの表面温度は、徐冷用加熱炉２１に入る直前で１６００℃であり、徐冷用加熱炉２１から出た直後で１０５０℃であった。したがって、この光ファイバは約２２００℃／ｓの冷却速度により冷却されたことになる。
【００４６】
(比較例２)
比較例２として、実施例１において使用した線引き装置１から徐冷用加熱炉２１を取り外して光ファイバを製造した。用意した光ファイバ母材２、線引き炉１１の炉心管１３の内周面温度、線引き速度、及び線引き張力等、徐冷用加熱炉２１に関する条件以外のすべての条件は、実施例１の条件と同一とした。また、このようにして光ファイバ素線を製造した際、光ファイバの表面の温度を実施例１で測定した位置と略同一の位置にて測定した。その結果、この光ファイバは約５０００℃／ｓの冷却温度で冷却されていたこととなる。
【００４７】
(実施例と比較例との結果の比較)
上記の実施例１〜３及び比較例１，２による光ファイバ素線を用いて長周期ファイバグレーティングを作製した。作製方法は以下の通りである。まず、光ファイバ素線の外周部の樹脂を所定の長さにわたって除去することにより、光ファイバの一部を露出させた。次に、ＫｒＦエキシマレーザ装置から放出される紫外域レーザ光(波長２４８ｎｍ)を強度変調マスクを透過させた後、露出した光ファイバに照射することにより光回折格子を１つ形成した。その後、露出した光ファイバに樹脂コートを形成した。
【００４８】
続いて、以上のように作製された長周期ファイバグレーティングの透過特性を測定した。その結果、実施例１〜３の光ファイバから作製した長周期ファイバグレーティングのいずれにおいても、偏波依存性損失は０．１ｄＢ以下であることが分かった。この値は、比較例１，２による光ファイバから作製した長周期ファイバグレーティングの偏波依存性損失値に対して２分の１から３分の２程度であった。
【００４９】
実施例１〜３による光ファイバから作製した長周期ファイバグレーティングにおいて偏波依存性損失が低減した理由は、以下の通りである。すなわち、実施例１〜３による光ファイバは、線引き炉の後段に設けられた徐冷用加熱炉において所定の温度範囲となるよう加熱され、この加熱により、線引き後の光ファイバの温度が所定の冷却速度で徐々に低下されたためである。冷却温度は、具体的には、上述の通り、実施例１においては１０００℃／ｓであり、実施例２では２８０℃／ｓであり、実施例３では２５０℃／ｓである。これに対し、比較例１では２２００℃／ｓであり、比較例２では約５０００℃／ｓである。線引き後の光ファイバが実施例１〜３のように徐冷されれば、式(１)において実質的なδＴのみが低減される効果が得られ、伝搬定数の非軸対称性が低減される。その結果、偏波依存性が低減されると理解される。
【００５０】
本発明による光ファイバ及びその製造方法は、上記した実施形態及び実施例に限られるものではなく、様々な変形や構成の変更が可能である。
【００５１】
上記の実施例においては光ファイバ３の冷却速度が２５０℃／ｓ、２８０℃／ｓ、１０００℃／ｓの場合を例示したが、この速度は、製造する光ファイバに必要とされる偏波依存性損失の値に応じて適宜調整されて良い。また、炉心管２３の長さ及び位置、さらに炉心管２３の表面温度等は、所定の冷却速度が実現されるよう調整されて良い。
【００５２】
また、上記の線引き炉１１では、不活性ガスとしてＨｅガスを用い、炉心管１３内がＨｅガス雰囲気となるようした。しかし、Ｈｅガスに替わり、Ｎ₂ガスを用いて、不活性ガス供給部１４から炉心管１３内にＮ₂ガスを供給し、炉心管１３内をＮ₂ガス雰囲気となるようにしてもよい。このようにすれば、線引き速度が低速、例えば１００ｍ／ｍｉｎの場合に特に好適である。その理由は、線引き速度が低速の場合、Ｈｅガス雰囲気では光ファイバ３が炉心管１３内で１０００℃程度まで冷却されてしまうことがあるためである。上述の通り、炉心管１３の出口での光ファイバ３の温度を１６００℃程度とするのが好ましく、温度が下がりすぎないようにする必要がある。そのため、熱伝導率λがＨｅガスよりも低いＮ₂ガスを使用すると好ましい。もちろん、不活性ガス供給部１４に替わり、Ｈｅガス供給部とＮ₂ガス供給部とをそれぞれ設けて、線引き速度に応じて、炉心管１３内にＨｅガス及び／又はＮ₂ガスを供給できるよう線引き装置を構成してもよい。
【００５３】
上述の線引き炉１１では、徐冷用加熱炉２１のヒータ２２を一段のヒータにより構成したが、多段のヒータより構成しても良い。また、多段のヒータよりヒータ２２を構成し、各段の設定温度を変えることにより、徐冷用加熱炉２１内部で線引き方向に沿った温度勾配を設けるようにしても良い。こうすれば、線引きされた光ファイバ３の徐冷速度をより確実に調整できる。
【００５４】
さらに、ヒータ２２は、具体的には、電熱線ヒータから構成されていてよく、また、赤外線ランプから構成されていても良い。
【００５５】
また、光ファイバ３に塗布する樹脂液として熱硬化樹脂液を用い、熱硬化樹脂液を硬化させる樹脂硬化用加熱炉により樹脂被覆部を構成してもよい。
【００５６】
また、上記の実施例１〜３及び比較例１，２による光ファイバ素線を用いて長周期ファイバグレーティングを作製した際には、光回折格子を１つ形成した。しかし、屈折率変調周期が互いに異なる複数個の光回折格子を形成しても良い。このような場合でも、本発明による光ファイバの製造方法により製造された光ファイバを用いれば、光回折格子１つあたりの偏波依存性損失を０．１ｄＢ以下とすることができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光ファイバの製造方法によれば、コア部とクラッド部との熱膨張係数の差が２．０×１０^-6／℃以上である光ファイバ母材が線引き炉において線引きされ、光ファイバが形成される。そして、この光ファイバが線引き炉の後段に設けられた加熱炉において所定の温度範囲となるよう加熱される。加熱炉を用いて線引き後の光ファイバをこのように加熱すれば、線引き後の光ファイバの温度は急激に低下することなく、徐々に低下するようにできる。光ファイバを徐々に降温すれば、光ファイバ内に生じた残留応力が十分に緩和され、その結果、長周期ファイバグレーティングの偏波依存性損失を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による光ファイバの製造方法を実施するのに適した線引き装置の一実施形態を概略的に示す構成図である。
【符号の説明】
１…線引き装置、２…光ファイバ母材、３…光ファイバ、４…光ファイバ素線、１１…線引炉、１２…ヒータ、１３…炉心管、１４…ガス供給部、１５…ガス供給通路、２１…徐冷用加熱炉、２２…ヒータ、２３…炉心管、２４…ガス供給部、２５…ガス供給通路、３１…樹脂硬化部、３２…ランプ、４１…外径測定器、４２…ドラム、４２…ファイバ素線、４３…駆動モータ、４４…制御ユニット、４５…回転駆動軸、５１…コーティングダイス、５２…樹脂液、６１…ガイドローラ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention provides an optical fiber suitable for the production of optical fibers, particularly long-period fiber gratings.BaIt relates to a manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
A long-period fiber grating is an optical fiber in which a long-period refractive index modulation is formed along the light propagation direction. As an optical filter or the like using a coupling action between core mode light and clad mode light. It is used. In a long-period fiber grating used as an optical filter, it is desired to further reduce the polarization-dependent loss.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
One of the factors that cause the polarization-dependent loss of the long-period fiber grating is that the stress distribution in the optical fiber is not symmetrical with respect to the central axis. If stress remains in the optical fiber, the refractive index changes due to the photoelastic effect. For this reason, if the stress distribution is non-axisymmetric, the refractive index distribution is also non-axisymmetric. As a result, the propagation constants differ for the two linear polarization modes included in the light propagating through the optical fiber, and a polarization dependent loss occurs.
[0004]
In addition, when producing a long-period fiber grating by irradiating an optical fiber to which a refractive index change inducing agent is added with refractive index change inducing light, for example, ultraviolet light, the polarization-dependent loss increases. There is. Furthermore, in the long-period fiber grating, since light having a predetermined wavelength is guided to the cladding region, the non-axisymmetrical stress distribution in the cladding region as well as the core region greatly affects the characteristics.
[0005]
In an optical fiber suitable for the production of a long-period fiber grating, the core region is composed of quartz glass to which a refractive index change inducing agent and an additive for adjusting temperature characteristics are added, and the cladding region is pure silica glass or chlorine or fluorine. Is composed of quartz glass to which is added. As a refractive index change inducing agent added to the core region, for example, germanium oxide (GeO₂As an additive for adjusting temperature characteristics, for example, boron oxide (B₂O_Three) And phosphorus oxide (P₂O_Five)and so on. Because the additive is different in the core and cladding regions, the coefficient of thermal expansion is also different between the two regions. In addition, in order to efficiently change the refractive index by irradiation with refractive index change inducing light, there is a tendency to increase the amount of the additive in the core region, and thus the difference in thermal expansion coefficient becomes larger. For example, the thermal expansion coefficient in the core region may reach 5 to 6 times the thermal expansion coefficient in the cladding region.
[0006]
If the thermal expansion coefficient of the core region is larger than that of the cladding region, the core region tends to shrink more than the cladding region in the process of cooling the optical fiber after heating drawing. On the other hand, since the clad region does not shrink much compared to the core region, a relatively large stress is generated in the cooled optical fiber. In the core region, tensile stress is generated in any of the longitudinal direction, the radial direction, and the circumferential direction of the optical fiber. On the other hand, tensile stress is applied to the cladding region in the radial direction, and compressive stress is generated in the longitudinal direction and the circumferential direction of the optical fiber.
[0007]
Even when such a stress occurs, if the optical fiber is a perfect circle, the stress distribution is axially symmetric, so that there is no difference in the propagation constant. However, it is difficult to produce a perfectly circular optical fiber, and the stress distribution becomes non-axisymmetric. As a result, the propagation constant varies depending on the polarization direction, and the polarization-dependent loss is deteriorated.
[0008]
  The present invention has been made in view of the above circumstances, and is an optical fiber suitable for manufacturing a long-period fiber grating with reduced polarization dependent loss.BaAn object is to provide a manufacturing method.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In silica-based optical fiber, propagation constant difference δβ due to non-axisymmetric stress distribution^(s)According to the document “O plus E vol.21, No.6, pp.706-714.”
δβ^(s)= Β_x ^(s)-Β_y ^(s)
≒ ε (α₁-Α₀) (− ΔT) E (C₂-C₁) κS (υ) / 2 (1-υ)
Given in. Where α₁Is the coefficient of thermal expansion of the core region, α₀Is the thermal expansion coefficient of the cladding region. E is the Young's modulus of the optical fiber, and υ is the Poisson's ratio. C₁, C₂Is the photoelastic coefficient. δT is a temperature change from a molten state of glass to room temperature, and takes a negative value in a cooling process such as drawing. GeO in the core region₂For an optical fiber doped with
δT = −1020 + 2 × 10^Four・ Δ
Given in. However, Δ is a relative refractive index difference between the core and the clad, and is given by an absolute value rather than a percentage display in the above equation.
[0010]
As described above, δT is a function of the relative refractive index difference Δ, and if only Δ can be increased, the absolute value of δT can be decreased, but as a whole, the difference in thermal expansion coefficient is increased. Therefore, the propagation constant difference δβ^(s)Will get bigger.
[0011]
Therefore, as a result of intensive studies based on the above equation, the present inventors have reduced only δT by adjusting the cooling rate of the optical fiber, and δβ^(s)It was concluded that it was possible to reduce. The reason is as follows.
[0012]
In a high temperature state where drawing is performed in a drawing furnace, the viscosity of the glass is very low, and the glass has fluidity. Under such circumstances, the stress generated between the core region and the cladding region is negligibly small. However, when the glass is cooled from a high temperature state and the viscosity of the glass increases and the glass loses its fluidity, the stress is not relaxed, and a stress due to the difference in thermal expansion coefficient is generated.
[0013]
That is, the melting temperature corresponding to the initial temperature of the temperature change that means δT is not the temperature at which the glass has fluidity, such as the temperature at the time of drawing, but the temperature at which stress relaxation due to the fluidity of the glass does not occur. We believe that the temperature should be understood as higher than this. In particular, GeO in the core region₂In an optical fiber to which is added at a high concentration, the viscosity of the core region is lower, and therefore, it should be understood that the temperature at which the stress in the core region cannot be relaxed or higher.
[0014]
From such consideration, the present inventors have come to consider that it is important to first relax the stress as much as possible at a temperature higher than the temperature at which the stress is not relaxed by the fluidity. Here, the temperature is close to the temperature at which the stress is no longer relaxed, and it is still more effective if the temperature is such that the glass remains slightly fluid. If the optical fiber after drawing is gradually cooled, the optical fiber can be held at such a temperature for a sufficient time, and the stress can be sufficiently relaxed. Further, if the optical fiber after drawing is gradually cooled, the optical fiber can be reliably maintained at such a temperature. As a result, after all, δT is substantially reduced. As a result, it is possible to reduce the difference in propagation constant due to the non-axisymmetric stress distribution, that is, to reduce the polarization dependent loss. As a result of intensive studies and considerations as described above, the present inventors have reached the present invention.
[0015]
  Therefore, an optical fiber manufacturing method according to the present invention includes (a) a core portion and a cladding portion provided on the outer periphery of the core portion, and the difference in thermal expansion coefficient between the core portion and the cladding portion is 2. 0x10^-6An optical fiber preform having a temperature of / ° C or higher was prepared, (b) an optical fiber was formed by heating and drawing the optical fiber preform in a drawing furnace, and (c) formed by drawing in a drawing furnace. Predetermined temperature range by the heating furnace installed in the rear stage of the drawing furnace700-1700 ° CAn optical fiber is manufactured by heating to a temperature within the range.
[0016]
According to the above manufacturing method, the difference in thermal expansion coefficient between the core portion and the cladding portion is 2.0 × 10.^-6An optical fiber preform having a temperature of / ° C. or higher is drawn in a drawing furnace to form an optical fiber. And this optical fiber is heated so that it may become a predetermined temperature range in the heating furnace provided in the back | latter stage of the drawing furnace. If the optical fiber after drawing is heated in this manner using a heating furnace, the temperature of the optical fiber after drawing can be gradually decreased without rapidly decreasing. If the temperature of the optical fiber is gradually lowered, the residual stress generated in the optical fiber is sufficiently relaxed as described above, and as a result, the polarization dependent loss can be reduced.
[0017]
  Further, in the optical fiber manufacturing method of the present invention, the temperature of the optical fiber that is set to a temperature within a predetermined temperature range by the heating furnace is a temperature within a range of 700 to 1700 ° C.ByThe optical fiber is surely slowly cooled.
[0018]
Furthermore, the method for manufacturing an optical fiber of the present invention may be characterized in that an arbitrary point along the longitudinal direction of the optical fiber is cooled by a heating furnace at 50 ° C. or more at a cooling rate of 1000 ° C./second or less. . In this way, the optical fiber is cooled more reliably.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of an optical fiber manufacturing method according to the present invention will be described. First, a drawing apparatus suitable for this manufacturing method will be described with reference to FIG.
[0021]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an embodiment of a drawing apparatus suitable for carrying out an optical fiber manufacturing method according to the present invention. The drawing apparatus 1 includes a drawing furnace 11, a heating furnace 21 for slow cooling, and a resin curing unit 31. The drawing furnace 11, the annealing furnace 21 and the resin curing unit 31 are sequentially arranged along the drawing direction of the optical fiber preform 2 (from top to bottom in FIG. 1).
[0022]
The drawing furnace 11 has a core tube 13. A heater 12 is provided outside the core tube 13 so as to surround the outer peripheral surface thereof. An inert gas supply passage 15 is connected to the core tube 13. The inert gas supply passage 15 is connected to the inert gas supply unit 14 at the end opposite to the connection with the core tube 13. With such a configuration, the inside of the core tube 13 of the drawing furnace 11 is an inert gas atmosphere. In addition, a base material supply device (not shown) is provided above the drawing furnace 11, whereby the optical fiber base material 2 is held in the furnace core tube 13.
[0023]
The annealing furnace 21 is provided with a core tube 23. The furnace core tube 23 is provided with a heater 22 so as to surround the outer peripheral surface thereof. In addition, an inert gas supply passage 25 extending from the inert gas supply unit 24 is connected to the core tube 23, so that the inside of the core tube 23 of the slow cooling heating furnace 21 is made an inert gas atmosphere. . The inert gas supplied into the core tube 23 is, for example, N₂Gas may be used. It is also possible to use an inert gas having a relatively large molecular weight such as Ar.
[0024]
An outer diameter measuring device 41 is provided between the annealing furnace 21 and the resin curing unit 31. The outer diameter measuring device 41 measures the outer diameter of the drawn optical fiber 3 and outputs the measured value to the control unit 44 as an output signal. The control unit 44 receives an output signal output from the outer diameter measuring instrument 41, and obtains a drawing speed by calculation so that the optical fiber 3 has a preset outer diameter value based on this signal. The control unit 44 outputs an output signal indicating a drawing speed obtained by calculation to a drive motor driver (not shown).
[0025]
A coating die 51 for applying the UV resin liquid 52 to the optical fiber 3 is provided between the outer diameter measuring device 41 and the resin curing unit 31. The resin curing unit 31 includes a UV lamp 32 for curing the UV resin liquid 52. Below the resin curing unit 31, there are a guide roller 61 that guides the optical fiber 4 that is produced by applying and curing the UV resin liquid 52 to the optical fiber 3, and a drum 42 that winds the optical fiber 4. Is provided. The drum 42 is supported by a rotation drive shaft 45, and an end portion of the rotation drive shaft 45 is connected to a drive motor 43. A drive motor driver (not shown) is connected to the drive motor 43. The drive motor driver receives an output signal indicating the drawing speed from the control unit 44, and outputs drive power based on this signal to the drive motor 43. Thereby, the drive motor 43 is driven at a predetermined speed. As a result, the optical fiber 3 is drawn at a predetermined speed, and the optical fiber 4 is wound around the drum 42 at a predetermined speed.
[0026]
Next, the manufacturing method of the optical fiber which concerns on this embodiment using the drawing apparatus 1 mentioned above is demonstrated.
[0027]
The optical fiber preform 2 held in a preform supply device (not shown) is lowered into the drawing furnace 11, and the lower end of the optical fiber preform 2 is heated and softened by the heater 12 in the drawing furnace 11. At this time, the surface temperature on the inner peripheral surface of the core tube 13 is about 2000 ° C. The optical fiber 3 is formed by drawing the softened optical fiber preform 2. The core tube 13 is filled with, for example, He gas, and the optical fiber 3 formed by drawing is cooled to about 1700 ° C. by the He gas. Thereafter, the optical fiber 3 is drawn from the lower part of the furnace core tube 13 to the lower side of the drawing furnace 11, and is cooled by air between the drawing furnace 11 and the annealing furnace 21.
[0028]
The thermal conductivity λ (T = 300K) of He gas is 150 mW / (m · K), whereas the thermal conductivity λ (T = 300K) of air is 26 mW / (m · K). Therefore, the effect of cooling the optical fiber 3 by the gas is lower between the drawing furnace 11 and the annealing furnace 21 than in the furnace core tube 13.
[0029]
Subsequently, the optical fiber 3 cooled by air is sent to the heating furnace 21 for slow cooling. And when the optical fiber 3 passes through such a heating furnace 21 for slow cooling, the optical fiber 3 is gradually cooled. Here, gradual cooling is, for example, a zone in which the temperature difference is 50 ° C. or more in the range of 700 to 1700 ° C. in the heated optical fiber 3 is cooled at a cooling rate of 1000 ° C./s or less. It can be done. In particular, it is preferable that a section where the temperature difference of the optical fiber 3 is 50 ° C. or higher in the portion where the temperature is 900 to 1600 ° C. in the drawn optical fiber 3 is cooled at a cooling rate of 1000 ° C./s or lower. .
[0030]
In order to cool the optical fiber 3 at the above-described cooling rate, (1) the installation position of the heater 22 and the core tube 23, and (2) the drawing direction of the heater 22 and the core tube 23 (vertical direction in FIG. 1). The length, (3) the set temperature of the heater 22, and (4) the drawing speed are adjusted as appropriate. Further, for example, N supplied to the core tube 23₂The gas flow rate may also be adjusted as appropriate.
[0031]
It is preferable that the core tube 23 is provided at a position where the temperature of the optical fiber 3 (entrance temperature) immediately before entering the core tube 23 is in the range of 1400 to 1800 ° C. Specifically, the core tube 23 has a distance L from the lower end of the heater 12 of the drawing furnace 11 (the end on the side where the optical fiber is sent out) to the upper end of the core tube 23.₁(m)
[0032]
L₁≦ 0.2 × V
It is provided at a position that satisfies such a relationship. Here, V is a drawing speed (m / s).
[0033]
The core tube 23 has a total length L along the drawing direction of the optical fiber preform 2 (vertical direction in FIG. 1).₂(m)
[0034]
L₂≧ V / 8
Is provided to satisfy. Here, V is a drawing speed (m / s). Further, the temperature of the heater 22 of the heating furnace 21 for slow cooling is a temperature within the range of 700 to 1700 ° C., particularly 900 to 1600 ° C. of the optical fiber 3 passing through the core tube 23 under the above conditions. The temperature is set within the range. With such a setting, the optical fiber 3 can be cooled at the cooling rate as described above.
[0035]
Thereafter, the gradually cooled optical fiber 3 is drawn from the lower end of the slow cooling furnace 21. The outer diameter of the optical fiber 3 exiting the annealing furnace 21 is measured by an outer diameter measuring device 41. This measured value is processed by the control unit 44 as described above, and the drawing speed is controlled. Therefore, the optical fiber 3 is drawn to have a predetermined diameter.
[0036]
The optical fiber 3 that has passed through the outer diameter measuring device 41 is sent to the coating die 51. Then, when passing through the coating die 51, the UV resin liquid 52 is applied to the optical fiber 3. The UV resin liquid 52 is cured by the UV lamp 32 of the resin curing unit 31, and as a result, the optical fiber 4 is produced from the optical fiber 3. Thereafter, the optical fiber 4 is wound by the drum 42 through the guide roller 61. When the above steps are continuously performed, the optical fiber 4 having a predetermined length is obtained in a state of being wound around the drum 42.
[0037]
Below, the manufacturing method of the optical fiber of this invention is demonstrated in more detail using an Example and a comparative example.
[0038]
(Example 1)
First, in the drawing apparatus 1, the distance L from the lower end of the heater 12 of the drawing furnace 11 (the end on the side where the optical fiber is sent out) to the upper end of the core tube 23.₁Is 0.4 (m), and the total length L of the core tube 23 of the heating furnace 21 for slow cooling₂Was 1.0 (m). The temperature of the drawing furnace 11 was about 2000 ° C. as the surface temperature of the inner peripheral surface of the core tube 13. Further, the temperature of the annealing furnace 21 was about 1300 ° C. as the surface temperature of the inner peripheral surface of the core tube 23.
[0039]
Next, an optical fiber preform 2 was prepared. This optical fiber preform 2 is made of GeO.₂, B₂O_ThreeOr P₂O_FiveAnd a clad portion made of pure quartz glass. The difference in thermal expansion coefficient between the core and the clad due to the addition of such an additive is 2.6 × 10^-6/ ° C or so. The optical fiber preform 2 has an outer diameter (clad portion outer diameter) of 35 mm and a core portion diameter of 0.9 mm.
[0040]
The optical fiber preform 2 was attached to a preform supply device (not shown), and the optical fiber preform 2 was held in a drawing furnace 11. Next, in the drawing furnace 11, the optical fiber preform 2 was drawn at a drawing speed of 4 m / s and a drawing tension of about 0.196 N to form an optical fiber 3 having an outer diameter of 125 μm. The optical fiber 3 was continuously sent to the heating furnace 21 for slow cooling, and further passed through the outer diameter measuring device 41 to the coating die 51. The UV resin liquid 52 was applied to the optical fiber 3 in the coating die 51, and the UV resin liquid 52 was cured by the UV lamp 32 in the resin curing unit 31 to obtain the optical fiber strand 4.
[0041]
Here, the temperature of the surface of the optical fiber 3 was 1600 ° C. immediately before entering the annealing furnace 21 and 1350 ° C. immediately after exiting the annealing furnace 21. Since the drawing speed was 4 m / s and the total length of the core tube 23 was 1.0 m, the optical fiber passed through the core tube 23 (heating furnace 21 for slow cooling) in 0.25 seconds. During this time, since the temperature of the optical fiber 3 decreased by 250 ° C., in the heating furnace 21 for slow cooling, the portion of the drawn optical fiber 3 having a temperature of 1350 ° C. to 1600 ° C. has an average of about 1000 ° C./second. It is cooled at the cooling rate.
[0042]
(Example 2)
In Example 2, the optical fiber 4 was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that the temperature of the inner peripheral surface of the core tube 23 of the slow cooling heating furnace 21 was 1500 ° C. The surface temperature of the optical fiber 3 immediately after exiting the slow cooling furnace 21 was 1530 ° C. because the inner peripheral surface temperature of the core tube 23 was 1500 ° C., which was higher than in the case of Example 1 (1300 ° C.). It was. That is, the cooling rate of the optical fiber 3 is about 280 ° C./s.
[0043]
Example 3
In Example 3, the distance L from the lower end of the heater 12 of the drawing furnace 11 (the end on the side where the optical fiber is sent out) to the upper end of the core tube 23₁A wire drawing device 1 having a thickness of 0.6 (m) was used. All other conditions were the same as in Example 1.
[0044]
When the optical fiber 4 is manufactured under such conditions, the surface temperature of the optical fiber 3 is 1400 ° C. immediately before entering the annealing furnace 21, and 1300 immediately after exiting the annealing furnace 21. ° C. In this case, the optical fiber 3 is cooled at a cooling rate of about 250 ° C./s.
[0045]
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, an optical fiber was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that the inner peripheral surface temperature of the core tube 23 of the annealing furnace 21 was 1000 ° C. At this time, the surface temperature of the optical fiber was 1600 ° C. immediately before entering the annealing furnace 21 and 1050 ° C. immediately after exiting the annealing furnace 21. Therefore, this optical fiber is cooled at a cooling rate of about 2200 ° C./s.
[0046]
(Comparative Example 2)
As Comparative Example 2, an optical fiber was manufactured by removing the annealing furnace 21 from the drawing apparatus 1 used in Example 1. All conditions other than those relating to the annealing furnace 21 such as the prepared optical fiber preform 2, the inner peripheral surface temperature of the core tube 13 of the drawing furnace 11, the drawing speed, and the drawing tension are the same as those in Example 1. Identical. Further, when the optical fiber was manufactured in this way, the temperature of the surface of the optical fiber was measured at a position substantially the same as the position measured in Example 1. As a result, this optical fiber was cooled at a cooling temperature of about 5000 ° C./s.
[0047]
(Comparison of results between Example and Comparative Example)
A long-period fiber grating was manufactured using the optical fiber strands according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2. The manufacturing method is as follows. First, a part of the optical fiber was exposed by removing the resin on the outer periphery of the optical fiber strand over a predetermined length. Next, an ultraviolet laser beam (wavelength 248 nm) emitted from the KrF excimer laser device was transmitted through the intensity modulation mask, and then irradiated to the exposed optical fiber to form one optical diffraction grating. Thereafter, a resin coat was formed on the exposed optical fiber.
[0048]
Subsequently, the transmission characteristics of the long-period fiber grating manufactured as described above were measured. As a result, it was found that in any of the long-period fiber gratings manufactured from the optical fibers of Examples 1 to 3, the polarization dependent loss was 0.1 dB or less. This value was about one-half to two-thirds of the polarization-dependent loss value of the long-period fiber grating produced from the optical fibers according to Comparative Examples 1 and 2.
[0049]
The reason why the polarization-dependent loss is reduced in the long-period fiber grating manufactured from the optical fibers according to Examples 1 to 3 is as follows. That is, the optical fibers according to Examples 1 to 3 are heated to a predetermined temperature range in a heating furnace for slow cooling provided at the subsequent stage of the drawing furnace, and this heating causes the temperature of the optical fiber after drawing to be a predetermined temperature range. This is because the cooling rate gradually decreased. Specifically, as described above, the cooling temperature is 1000 ° C./s in Example 1, 280 ° C./s in Example 2, and 250 ° C./s in Example 3. On the other hand, in Comparative example 1, it is 2200 degrees C / s, and in Comparative example 2, it is about 5000 degrees C / s. If the optical fiber after drawing is gradually cooled as in Examples 1 to 3, the effect of reducing only the substantial δT in the equation (1) is obtained, and the non-axisymmetric property of the propagation constant is reduced. . As a result, it is understood that the polarization dependence is reduced.
[0050]
The optical fiber and the manufacturing method thereof according to the present invention are not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications and configuration changes are possible.
[0051]
In the above embodiment, the cooling rate of the optical fiber 3 is exemplified as 250 ° C./s, 280 ° C./s, and 1000 ° C./s, but this rate depends on the polarization required for the optical fiber to be manufactured. May be appropriately adjusted according to the value of the property loss. Further, the length and position of the core tube 23, the surface temperature of the core tube 23, and the like may be adjusted so that a predetermined cooling rate is realized.
[0052]
In the drawing furnace 11 described above, He gas is used as an inert gas so that the inside of the furnace core tube 13 is in a He gas atmosphere. However, instead of He gas, N₂N is introduced into the reactor core tube 13 from the inert gas supply unit 14 using gas.₂Gas is supplied and N in the reactor core tube 13 is supplied.₂You may make it become a gas atmosphere. This is particularly suitable when the drawing speed is low, for example, 100 m / min. The reason is that when the drawing speed is low, the optical fiber 3 may be cooled to about 1000 ° C. in the furnace core tube 13 in a He gas atmosphere. As described above, the temperature of the optical fiber 3 at the outlet of the core tube 13 is preferably about 1600 ° C., and it is necessary to prevent the temperature from being excessively lowered. Therefore, the thermal conductivity λ is lower than that of He gas.₂It is preferable to use a gas. Of course, instead of the inert gas supply unit 14, a He gas supply unit and N₂A gas supply unit and He gas and / or N in the reactor core tube 13 according to the drawing speed.₂You may comprise a drawing apparatus so that gas can be supplied.
[0053]
In the drawing furnace 11 described above, the heater 22 of the heating furnace 21 for slow cooling is configured by a single stage heater, but may be configured by a multistage heater. Alternatively, the heater 22 may be composed of multi-stage heaters, and the temperature gradient along the drawing direction may be provided inside the slow cooling furnace 21 by changing the set temperature of each stage. In this way, the slow cooling rate of the drawn optical fiber 3 can be adjusted more reliably.
[0054]
Furthermore, the heater 22 may be specifically composed of a heating wire heater or may be composed of an infrared lamp.
[0055]
Alternatively, a thermosetting resin liquid may be used as the resin liquid applied to the optical fiber 3, and the resin coating portion may be configured by a resin curing heating furnace that cures the thermosetting resin liquid.
[0056]
Further, when a long-period fiber grating was manufactured using the optical fiber strands according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, one optical diffraction grating was formed. However, a plurality of optical diffraction gratings having different refractive index modulation periods may be formed. Even in such a case, if an optical fiber manufactured by the optical fiber manufacturing method according to the present invention is used, the polarization dependent loss per optical diffraction grating can be reduced to 0.1 dB or less.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical fiber manufacturing method of the present invention, the difference in thermal expansion coefficient between the core portion and the clad portion is 2.0 × 10.^-6An optical fiber preform having a temperature of / ° C. or higher is drawn in a drawing furnace to form an optical fiber. And this optical fiber is heated so that it may become a predetermined temperature range in the heating furnace provided in the back | latter stage of the drawing furnace. If the optical fiber after drawing is heated in this manner using a heating furnace, the temperature of the optical fiber after drawing can be gradually decreased without rapidly decreasing. If the temperature of the optical fiber is gradually lowered, the residual stress generated in the optical fiber is sufficiently relaxed, and as a result, the polarization dependent loss of the long-period fiber grating can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an embodiment of a drawing apparatus suitable for carrying out a method of manufacturing an optical fiber according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drawing apparatus, 2 ... Optical fiber preform, 3 ... Optical fiber, 4 ... Optical fiber strand, 11 ... Drawing furnace, 12 ... Heater, 13 ... Core tube, 14 ... Gas supply part, 15 ... Gas supply passage , 21 ... Heating furnace for slow cooling, 22 ... Heater, 23 ... Core tube, 24 ... Gas supply section, 25 ... Gas supply passage, 31 ... Resin curing section, 32 ... Lamp, 41 ... Outer diameter measuring instrument, 42 ... Drum 42 ... Fiber strands, 43 ... Drive motor, 44 ... Control unit, 45 ... Rotation drive shaft, 51 ... Coating die, 52 ... Resin liquid, 61 ... Guide roller.

Claims

An optical fiber mother comprising a core portion and a clad portion provided on an outer periphery of the core portion, wherein a difference in thermal expansion coefficient between the core portion and the clad portion is 2.0 × 10 ⁻⁶ / ° C. or more. Prepare the materials,
Forming an optical fiber by heating and drawing the optical fiber preform in a drawing furnace;
The optical fiber formed by drawing in the drawing furnace is heated to a temperature within a predetermined temperature range of 700 ° C. to 1700 ° C. by a heating furnace provided after the drawing furnace to manufacture an optical fiber. An optical fiber manufacturing method characterized by:

By the furnace method of manufacturing an optical fiber according to claim 1, characterized in that any point along the longitudinal direction of the optical fiber is cooled 1000 ° C. / sec or higher 50 ° C. in the following cooling rates .