JP5212331B2 - Optical fiber manufacturing method and manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、光通信の伝送路として使用される光ファイバの製造方法および製造装置に関する。 The present invention relates to an optical fiber manufacturing method and manufacturing apparatus used as a transmission line for optical communication.
光ファイバの製造において、コア部分およびクラッド部分を完全な真円形で、かつ同心状で形成することは難しく、わずかに楕円または歪んだ円形状となる。このため、光ファイバの断面構造における屈折率分布は均等ではない。この結果、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、偏波モード分散(PMD:Polarization-Mode Dispersion)が大きくなるという問題がある。このPMDを低減する方法として、光ファイバに交互方向の捻りを付与することが知られている。 In the production of an optical fiber, it is difficult to form the core portion and the clad portion in a perfect circle and concentric shape, resulting in a slightly elliptical or distorted circular shape. For this reason, the refractive index distribution in the cross-sectional structure of the optical fiber is not uniform. As a result, there is a difference in group velocity between two orthogonally polarized waves in the cross section of the optical fiber, and there is a problem that polarization mode dispersion (PMD) increases. As a method for reducing this PMD, it is known to impart twists in an alternating direction to an optical fiber.
光ファイバに捻りを付与する方法としては、例えば、特許文献1に揺動ガイドローラを用いる方法が開示されている。図10は、上記の特許文献1に開示された捻り付与方法の概略を説明する図で、図10(A)は全体の概略図、図10(B)は揺動ガイドローラを説明する図である。図10(A)に示すように、線引き炉2a内にセットされた光ファイバ母材1は、ヒータ2bにより加熱・軟化されて、ガラス光ファイバ3(以下、単に光ファイバという)が線引きされる。線引きされた光ファイバ3は、外径測定器4により外径測定が行われ、線引き制御部5にフィードバックされて所定の外径(通常125μm)になるように、ヒータ2bの加熱温度や線引き速度が制御される。
As a method for imparting twist to an optical fiber, for example, Patent Document 1 discloses a method using a swing guide roller. FIG. 10 is a diagram for explaining the outline of the twisting method disclosed in the above-mentioned Patent Document 1, FIG. 10 (A) is a schematic diagram of the whole, and FIG. 10 (B) is a diagram for explaining a swing guide roller. is there. As shown in FIG. 10A, the optical fiber preform 1 set in the
線引きした光ファイバ3には、第1および第2の樹脂コーティングダイス6a,6bにより、被覆樹脂がコーティングされ、第1および第2の紫外線照射装置7a,7bにより硬化される。樹脂で被覆された被覆光ファイバ3′は、この後、棒ローラ8a、揺動ガイドローラ9、固定ガイドローラ8b,8c等を経てボビン8dに巻き取られる。
The drawn
図10(B)に示すように、揺動ガイドローラ9は、その回転軸yが線引き方向軸zを中心にして+θだけ回動すると、この回動により被覆光ファイバ3′に横方向の力が加わり、揺動ガイドローラ9の表面を被覆光ファイバ3′が転動する。この転動により被覆光ファイバ3′に捻りが付与される。続いて、揺動ガイドローラ9を反対方向の−θだけ回動すると、今度は、揺動ガイドローラ9の表面を被覆光ファイバ3′が反対の方向に転動する。このように、揺動ガイドローラ9に+θから−θまでの回動を繰り返し与えることにより、被覆光ファイバ3′の移動方向に対して時計回りと反時計回りの捻りを交番的に付与することができる。
この他にも、例えば、図11のように対ローラ9a,9bで光ファイバ3’を挟み込んで捻りを加えるものなど、揺動の方法には様々な方法が考えられている。
As shown in FIG. 10B, when the rotation axis y of the
In addition to this, for example, various methods are considered for the swinging method such as a method in which the optical fiber 3 'is sandwiched between the pair of rollers 9a and 9b and twisted as shown in FIG.
また、特許文献2には、揺動ガイドローラの捻り周期や大きさについて開示されていると共に、上記の光ファイバへの捻り付与を線引き時にオンラインで行う以外に、オフライン(巻き替え等)で行うことについても開示されている。
Further,
光ファイバへの捻り付与は、通常、光ファイバの線引き時に行われ、ガラスファイバの加熱溶融部分に永久変形する形態で捻りを入れている。また、特許文献2に開示のように、光ファイバに保護被覆を施した状態の光ファイバを一旦リールに巻き取った後、着色または巻き替えする際に、捻りを付与することも行われている。後者の光ファイバの巻き替え時に捻り付与を行う場合、通常、揺動ガイドローラは、光ファイバの引取り手段であるキャプスタンと巻取りボビンとの間に配置される。この理由としては、光ファイバに捻り付与を行った後、比較的早い段階で光ファイバを巻取りボビンに巻取ることにより、捻りが解放されるのを少なくすると言うことにある。
The application of twist to the optical fiber is usually performed at the time of drawing the optical fiber, and the twist is put in a form in which the glass fiber is permanently deformed in the heated and melted portion. Further, as disclosed in
一方、光ファイバのPMDは、光ファイバの捻り量(回/m)と関係し、捻り回数が多いほどPMDを低減することができる。また、光ファイバの捻り量は、揺動ガイドローラに接する時の張力に関係し、張力が大きいほど捻り量を多くすることができ、同じ張力であれば、フリーパス長が長いほど捻り量を多く取ることができる。しかしながら、設備的な制限から、フリーパス長をそれほど長く取るのは困難であり、また、巻取りボビンでの巻取り張力は、ロス増の防止等ファイバ特性維持のため、比較的小さく(通常、60g以下)する必要がある。このため、巻取り側に配置された揺動ガイドローラによる捻り量(回/m)は比較的に少なく、十分なPMD低減を実現することができないという問題があった。 On the other hand, the PMD of the optical fiber is related to the twist amount (times / m) of the optical fiber, and the PMD can be reduced as the number of twists increases. In addition, the twisting amount of the optical fiber is related to the tension when it comes into contact with the swing guide roller. The larger the tension, the larger the twisting amount. If the tension is the same, the longer the free path length, the more the twisting amount. You can take more. However, due to equipment limitations, it is difficult to make the free path length so long, and the winding tension at the winding bobbin is relatively small (usually, in order to maintain fiber characteristics such as prevention of increased loss). 60 g or less). For this reason, there is a problem that the twist amount (turns / m) by the swinging guide roller disposed on the winding side is relatively small, and sufficient PMD reduction cannot be realized.
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、設備的な制限からフリーパス長をそれほど長く取るのは困難であっても、巻取りボビンでの巻取り張力に影響を与えることなく、光ファイバに十分な引張り張力を与えて捻り効率を高め、光ファイバのPMDを低減することができる光ファイバの製造方法と製造装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and even if it is difficult to take a long free path length due to equipment limitations, without affecting the winding tension in the winding bobbin, An object of the present invention is to provide an optical fiber manufacturing method and a manufacturing apparatus capable of increasing the twisting efficiency by giving a sufficient tensile tension to the optical fiber and reducing PMD of the optical fiber.
本発明による光ファイバの製造は、光ファイバをサプライボビンから繰出し、引取り手段により引取って巻取りボビンで巻取る経路中で、光ファイバに捻り付与部により交互に捻りを付与する光ファイバの製造方法で、巻取りボビンの巻取りに影響を与えずに、光ファイバに巻取りボビンの巻取り張力より高い張力負荷をかけることが可能な区間を設け、該区間で捻れを付与し、捻り付与部の直前における張力をT(g)、及びフリーパス長をL、捻り量をR(回/m)、a,bを定数としたとき、
「 R=a×T×Lb」で近似される捻り量Rが「2」以上となるように張力T、フリーパス長Lを設定することを特徴とする。なお、捻り量R(回/m)は「4」以上とすることが好ましい。
In the production of the optical fiber according to the present invention, the optical fiber is fed from the supply bobbin, taken by the take- up means, and taken up by the take- up bobbin. in the production method, without affecting the Ri winding of the winding bobbin, the provided capable interval applying winding tension higher tensile load of the take-up bobbin to the optical fiber, impart twist between said section, When the tension immediately before the twist applying portion is T (g), the free path length is L, the twist amount is R (times / m), and a and b are constants,
And setting "R = a × T × L b" tension as twisting amount R approximated is "2" or more in T, the free path length L. The twist amount R (times / m) is preferably “4” or more.
なお、捻り付与部による捻り付与を、引取り手段の前段、あるいは引取り手段の後段に高張力負荷手段と張力緩衝手段を設け、捻り付与部による捻り付与を、高張力負荷手段により巻取りボビンの巻取り張力よりは高い張力に設定された箇所で行う。また、捻り付与部と、捻り付与部の上流側に設けられ光ファイバが捻り回動するのを抑制する捻り抑制ローラとの間に、捻り非抑制ローラを配して、フリーパス長を延長するようにしてもよい。なお、捻り付与部は揺動ガイドローラからなり、該揺動ガイドローラのローラ表面への光ファイバの接触角βを40°〜160°とするのが望ましい。 In addition, a high tension load means and a tension buffer means are provided in the front stage of the take-up means or in the subsequent stage of the take-up means, and the twist application by the high- tension load means . This is performed at a point where the tension is higher than the winding tension of . In addition, a torsion non-suppression roller is arranged between the torsion imparting portion and the torsion suppression roller provided on the upstream side of the torsion imparting portion to restrain the optical fiber from being twisted and rotated to extend the free path length. You may do it. Note that the twist imparting portion is composed of a swing guide roller, and the contact angle β of the optical fiber to the roller surface of the swing guide roller is preferably set to 40 ° to 160 °.
本発明によれば、巻取りボビンの巻取りに影響を与えずに、光ファイバに巻取りボビンの巻取り張力よりは高い張力負荷をかけることが可能な区間を設けるので、例え設備的な制限によりフリーパス長を長くすることができなくてもこの区間での張力を所定の張力に設定することができ、光ファイバに比較的に大きな張力を加えて捻りを付与することが可能となる。この結果、巻取りボビンの巻取り張力を通常用いる程度の値とすることができるとともに、光ファイバに単位距離当たりの捻り回数を効率よく付与して、PMDの低減を図ることができる。 According to the present invention, without affecting the Ri winding of the winding bobbin, because from the take-up tension of the winding bobbin into the optical fiber provided which can apply a high tensile load path, facilities intended for example Even if the free path length cannot be increased due to the restriction, the tension in this section can be set to a predetermined tension, and a twist can be applied by applying a relatively large tension to the optical fiber. . As a result, the winding tension of the winding bobbin can be set to a value that is normally used, and the number of twists per unit distance can be efficiently given to the optical fiber to reduce PMD.
図により本発明の実施の形態を説明する。図1は光ファイバの巻き替え時に引取り手段(キャプスタン)の前段で光ファイバに捻りを付与する例を示す図、図2及び図3は引取り手段の後段で光ファイバに捻りを付与する例を示す図である。図1〜3において、10はサプライボビン、11は光ファイバ、12は案内ローラ、13はダンサーローラ、14はコブ検出器、15は捻り抑制ローラ、16は捻り非抑制ローラ、17は張力検出器、18は捻り付与部(捻り付与ローラ)、19は捻り抑制ローラ、20はキャプスタン、21,22は案内ローラ、23はダンサーローラ、24は巻取りボビン、25は張力検出器、26は制御装置、27は高張力負荷手段、28はテンションヘルパーローラを示す。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an example in which twisting is applied to an optical fiber before the take-up means (capstan) during rewinding of the optical fiber, and FIGS. 2 and 3 are twists to the optical fiber after the take-up means. It is a figure which shows an example. 1-3, 10 is a supply bobbin, 11 is an optical fiber, 12 is a guide roller, 13 is a dancer roller, 14 is a bump detector, 15 is a torsion suppression roller, 16 is a torsion non-inhibition roller, and 17 is a tension detector. , 18 is a twist applying portion (twist applying roller), 19 is a twist suppressing roller, 20 is a capstan, 21 and 22 are guide rollers, 23 is a dancer roller, 24 is a winding bobbin, 25 is a tension detector, and 26 is a control. 27, a high tension loading means, and 28 a tension helper roller.
図1に示す光ファイバの巻き替えは、サプライボビン10から送出される光ファイバ11を、案内ローラ12とダンサーローラ13により所定の張力で繰出す。繰出された光ファイバ11は、例えば、走行経路中に配したコブ検出器14によりコブの有無を検出することができる。また、張力検出器17により、捻り付与部18の直前の光ファイバ11の走行時の張力を検出することができる。
In the rewinding of the optical fiber shown in FIG. 1, the
光ファイバ11は、捻り抑制ローラ15、捻り非抑制ローラ16等を経て光ファイバ11に捻りを付与する捻り付与部(以下、捻り付与ローラという)18、捻り抑制ローラ19を介してキャプスタン20等の引取り手段により引き取られる。捻り付与ローラ18は、例えば、図10(B)で説明したような揺動ガイドローラ9を用いることができ、捻り抑制ローラ15,19も図10(B)に示したようなV溝型の固定ガイドローラ8bを用いることができる。なお、捻り非抑制ローラ16は、ローラ幅が広く光ファイバがスムーズに転動するものが用いられる。
The
キャプスタン20により、巻取りボビン24の巻取り張力より高い張力(以下、高張力という)で引き取られた光ファイバ11は、案内ローラ21および22、ダンサーローラ23を経て巻取りボビン24により巻取られる。また、必要に応じて張力検出器25により、巻取り時の光ファイバの張力が検出される。制御装置26により巻取りボビン24の巻取り速度等が制御され、制御装置26は、この他、光ファイバのコブ検出や断線制御による停止・反転制御、張力検出器17による張力検出に応じた張力の制御、捻り付与ローラ18の揺動周期等の制御を行う。
The
図2に示す光ファイバの巻き替えは、引取り手段の後段に高張力を付加する区間を設ける例である。サプライボビン10から送出される光ファイバ11を、案内ローラ12とダンサーローラ13により所定の張力で繰出す。繰出された光ファイバ11は、例えば、走行経路中に配したコブ検出器14によりコブの有無を検出しながら、キャプスタン20等の引取り手段により引き取られる。
The rewinding of the optical fiber shown in FIG. 2 is an example in which a section for applying high tension is provided at the subsequent stage of the take-up means. The
キャプスタン20により引き取られた光ファイバ11は、キャプスタン20の後段に配された高張力負荷手段27により、キャプスタン20から高張力負荷手段27までの区間に高張力が負荷される。なお、高張力負荷手段27としては、上記したキャプスタンと同じものを用い、2つのキャプスタンの間に引張り張力を与えるものとしてもよく、能動モータ等を用いて光ファイバに所定の引張り張力を与えるものとしてもよい。光ファイバ11は、この高張力が負荷された区間で、図1で説明したのと同様に、捻り抑制ローラ15、捻り非抑制ローラ16等を経て光ファイバ11に捻りを付与する捻り付与ローラ18、捻り抑制ローラ19により、捻りが付与される。また、張力検出器17により、捻り付与ローラ18の直前の光ファイバ11の走行時の張力を検出することができる。
The
捻りが付与された光ファイバは、高張力負荷手段27の後段に配したテンションヘルパーローラ28により張力が緩和された後、ダンサーローラ23、案内ローラ22を経て巻取りボビン24により巻取られる。高張力負荷手段27が、それ自身でその後段の張力を緩和することが可能な場合は、テンションヘルパーローラ28は省略することもできるが、テンションヘルパーローラ28を設けた方が、より巻取り張力への影響を排除できる。
The twisted optical fiber is relaxed by a
また、必要に応じて張力検出器25により、巻取り時の光ファイバの張力が検出される。制御装置26により巻取りボビン24の巻取り速度等が制御され、制御装置26は、この他、光ファイバのコブ検出や断線検知による停止・反転制御、張力検出器17による張力検出に応じた張力の制御、高張力負荷手段27によるファイバ張力の設定調整、捻り付与ローラ18の揺動周期等の制御を行う。
Moreover, the tension | tensile_strength of the optical fiber at the time of winding is detected by the tension |
図3に示す光ファイバの巻き替えは、高張力負荷手段とテンションヘルパーローラとの区間に負荷された張力を利用している例である。テンションヘルパーローラ28は、高張力負荷手段27で付与された高張力を緩和させるものであるが、高張力負荷手段27の直後では、ある程度の高張力が残存している。テンションヘルパーローラ28との間で、所定の高張力が得られる場合、上述した図2の場合と同様に光ファイバに捻りを付与することができる。
光ファイバの巻き替えでは、高張力負荷手段27により高張力をかけることによってスクリーニング試験を行うことがあるが、このように高張力負荷部と捻り付与部を分ける構成にすることにより、スクリーニング部にも影響を与えることなく、ねじりを付与することが可能となる。
The rewinding of the optical fiber shown in FIG. 3 is an example using the tension loaded in the section between the high tension load means and the tension helper roller. The
In the rewinding of the optical fiber, a screening test may be performed by applying a high tension by the high tension load means 27. In this way, by separating the high tension load section and the torsion imparting section, the screening section It is possible to impart torsion without affecting.
図2で説明したのと同様に、サプライボビン10から送出される光ファイバ11を、案内ローラ12とダンサーローラ13により所定の張力で繰出す。繰出された光ファイバ11は、例えば、走行経路中に配したコブ検出器14によりコブの有無を検出しながら、キャプスタン20により引き取られる。
As described with reference to FIG. 2, the
キャプスタン20により引き取られた光ファイバ11は、案内ローラ21を経て高張力負荷手段27により、所定の張力が付与される。高張力負荷手段27を経た光ファイバ11は、図2で説明したのと同様に、捻り抑制ローラ15、捻り非抑制ローラ16等を経て光ファイバ11に捻りを付与する捻り付与ローラ18、捻り抑制ローラ19により、捻りが付与される。捻りが付与された光ファイバは、テンションヘルパーローラ28により張力が緩和された後、ダンサーローラ23、案内ローラ22を経て巻取りボビン24により巻取られる。
The
図4は、光ファイバの捻り付与部のパスラインの概略を示す図である。光ファイバの捻りは、捻り付与ローラ18と上流側に配した捻り抑制ローラ15との間、または、捻り付与ローラ18と捻り抑制ローラ15との間に捻り非抑制ローラ16を配したパスラインで、捻り付与ローラ18により付与される。なお、捻り付与ローラ18と捻り抑制ローラ15間の距離L1+L2、捻り非抑制ローラ16を省略したときは距離L1をフリーパス長Lと言う。
FIG. 4 is a diagram showing an outline of a pass line of a twist applying portion of an optical fiber. The optical fiber is twisted by a pass line in which a
フリーパス長Lと光ファイバに付与できる単位長さ当たりの捻り回数を示す捻り量(回/m)との関係は、後述する図7に示すように、フリーパス長Lは長いほど光ファイバに多くの捻りを入れることができる。
このフリーパス長Lを設備スペースの関係で十分確保できないときは、図4などに示すように、捻り非抑制ローラ16を用いて折り返すことにより、捻り抑制ローラ15との間の距離L2を折り返し分として加え、「L1+L2」で所定のフリーパス長となるようにすることができる。
The relationship between the free path length L and the twist amount (times / m) indicating the number of twists per unit length that can be applied to the optical fiber is as follows. As shown in FIG. Many twists can be added.
When the free path length L cannot be sufficiently secured due to the equipment space, as shown in FIG. 4 and the like, the distance L2 between the
捻り付与ローラ18は、ローラ回転軸を所定の揺動角(±θ)で揺動させて光ファイバに捻りを付与するもので、例えば、図10(B)及び図11で説明したのと同様な形状(揺動ガイドローラ)のものを用いることができるが、特に揺動方式には限定されない。すなわち、捻り付与ローラ18を一方の方向(+θ方向)に揺動させると光ファイバに横方向の力が加わり、光ファイバは捻り付与ローラ18の表面を転動し、これにより光ファイバ11に一方向の捻りが付与される。続いて、捻り付与ローラ18を反対方向(−θ方向)に揺動させると、今度は、捻り付与ローラ18の表面を光ファイバが反対の方向に転動し、反対方向への捻りが付与される。このように、捻り付与ローラ18に所定範囲の揺動角度と周期で繰り返し揺動制御することにより、光ファイバ11の移動方向に対して時計回りと反時計回りの捻りを交番的に付与することができる。
The
また、捻り付与ローラ18の揺動による光ファイバ11への捻り付与は、後述するように、光ファイバ11と捻り付与ローラ18が接触する接触角β(巻付角ともいう)の影響を受ける。すなわち、この接触角があまり小さいと、ローラ表面での光ファイバの転動が不十分となり、所定の捻り量を得ることができない。また、接触角が大きすぎると、ローラ表面で光ファイバが転動するときの抵抗が大きくなって転動し難くなるので、適正な接触角βとする必要がある。
Further, the twist imparting to the
図5は光ファイバの捻り量R(回/m)とPMD低減率の関係を示す図である。PMD低減率を、「1−(捻り付与後のPMD/捻り付与前のPMD)」とすると、図のように捻り量とPMD低減率とは、ほぼ比例関係にあり、捻り量が増えれば、それに比例してPMD低減率が大きくなる。すなわち、捻り量が増えればPMDは、それに比例して小さくなる。10〜40Gbit伝送では、PMDは、0.06ps/√km以下、好ましくは0.02ps/√kmとすることが望ましく、現状の一般的な汎用ファイバの実力0.01〜0.2ps/√km(平均値0.1ps/√km)を鑑みると、PMD低減率0.4、好ましくは0.8が目標となってくる。この目標とするPMD低減率を達成するには、捻り量R(回/m)は「2」以上、好ましくは「4」以上を確保する必要がある。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the twist amount R (times / m) of the optical fiber and the PMD reduction rate. Assuming that the PMD reduction rate is “1- (PMD after applying twist / PMD before applying twist)”, the amount of twist and the PMD reduction rate are approximately proportional as shown in the figure, and if the amount of twist increases, In proportion to this, the PMD reduction rate increases. That is, if the amount of twist increases, the PMD decreases in proportion thereto. For 10 to 40 Gbit transmission, the PMD is preferably 0.06 ps / √km or less, preferably 0.02 ps / √km, and the current general-purpose fiber has an ability of 0.01 to 0.2 ps / √km. In view of (average value 0.1 ps / √km), the PMD reduction rate is 0.4, preferably 0.8. In order to achieve this target PMD reduction rate, the twist amount R (times / m) needs to be “2” or more, preferably “4” or more.
図6は、光ファイバに加えられる張力T(g)と捻り量R(回/m)の関係を示す図である。なお、光ファイバの捻り量R(回/m)は、他の要件も関係するが、この図では、図4で説明した接触角βを71°、ローラ径40mm、ローラ幅30mm、揺動角θを15°とし、フリーパス長(L1+L2)を各々500mm、900mm、1430mmにしたときの線速750m/minで光ファイバに加えられる張力T(g)に対する捻り量R(回/m)を測定したものである。この図から明らかなように、光ファイバの捻り量は、光ファイバの張力にほぼリニアに依存していることが分かる。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the tension T (g) applied to the optical fiber and the twist amount R (times / m). Note that the twist amount R (turns / m) of the optical fiber has other requirements, but in this figure, the contact angle β described in FIG. 4 is 71 °, the roller diameter is 40 mm, the roller width is 30 mm, and the swing angle. Measures twist amount R (times / m) against tension T (g) applied to an optical fiber at a linear speed of 750 m / min when θ is 15 ° and free path lengths (L1 + L2) are 500 mm, 900 mm, and 1430 mm, respectively. It is a thing. As can be seen from this figure, the twist amount of the optical fiber depends almost linearly on the tension of the optical fiber.
図7は、図4で説明した光ファイバに捻りを付与するフリーパス長L(mm)と捻り量R(回/m)の関係を示す図である。なお、この図においては、接触角β、ローラ径、ローラ幅、揺動角θ、線速を上記と同じように一定とし、光ファイバの張力Tを、60g、150g,190g,240g,310gと変えて、それぞれのフリーパス長に対する捻り量を測定したものである。 FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the free path length L (mm) for imparting twist to the optical fiber described in FIG. 4 and the twist amount R (times / m). In this figure, the contact angle β, the roller diameter, the roller width, the swing angle θ, and the linear velocity are constant as described above, and the tension T of the optical fiber is 60 g, 150 g, 190 g, 240 g, and 310 g. In other words, the amount of twist for each free path length was measured.
図8は、図6、図7で測定した実測値から、各々捻り量R(回/m)が「2」、「4」で一定となるように、a,bを定数とし、張力T(g)とフリーパス長L(m)の関係を、近似曲線として求めた結果をグラフ化したものである。近似曲線は
「 R=a×T×Lb 」
の式で近似し、この場合a=0.0235、b=0.90となった。なお、このa,bは、ローラの表面性などによる捻り易さ、揺動させる周期(速度)などの要因によって変化する定数であり、例えば、捻り性能が良いローラを用いれば、aの値は大きくなる。
FIG. 8 shows the actual values measured in FIG. 6 and FIG. 7, with a and b being constants and a tension T () so that the twist amount R (times / m) is constant at “2” and “4”. FIG. 5 is a graph showing the results of obtaining the relationship between g) and the free path length L (m) as an approximate curve. The approximate curve is “R = a × T × L b ”
In this case, a = 0.0235 and b = 0.90. These a and b are constants that change depending on factors such as ease of twisting due to the surface property of the roller and the period (speed) of rocking. For example, if a roller with good twisting performance is used, the value of a is growing.
この図から明らかなように、捻り量R(回/m)を「2」以上に確保するには、捻り量R=2のグラフの右側に張力T、フリーパス長Lがあれば良く、「4」以上を確保するには捻り量R=4のグラフの右側に張力T、フリーパス長Lがあれば良い。もう少し具体的に言えば、例えば、フリーパス長が1mの場合、捻り量R(回/m)を「2」以上を確保するには、張力Tは80g以上が必要であり、捻り量R(回/m)を「4」以上を確保するには、張力Tは160g以上が必要である。なお、光ファイバのスクリーニングには、900g〜1100g程度の張力をかけることはあるが、切断の頻度が高まるので、これ以下の大きさ(例えば、500g以下)で実施するのが望ましい。 As is clear from this figure, in order to secure the twist amount R (turns / m) to “2” or more, it is sufficient that the tension T and the free path length L are on the right side of the graph of the twist amount R = 2. In order to ensure 4 "or more, it is sufficient if the tension T and the free path length L are on the right side of the graph of the twist amount R = 4. More specifically, for example, when the free path length is 1 m, in order to secure the twist amount R (times / m) of “2” or more, the tension T needs to be 80 g or more, and the twist amount R ( In order to secure “4” or more at times / m), the tension T needs to be 160 g or more. In addition, although the tension | tensile_strength of about 900g-1100g may be applied to the screening of an optical fiber, since the frequency of a cutting | disconnection increases, it is desirable to implement by the magnitude | size (for example, 500 g or less) below this.
上記したように、例えば光ファイバの張力160g以上を確保し、揺動を行うことにより捻り量「4」以上が確保され、PMD低減の効果が得られるが、上述したように、巻取り張力は60g程度にする必要があるため、巻取りボビンの巻取り張力に影響を与えるところで高張力にすることはできない。図1の巻取り設備では、キャプスタン20の前段であれば高張力にしても巻取り張力に影響を与えないので、この部分に捻り付与ローラ18を配置し、必要な光ファイバの張力を確保するようにしている。
As described above, for example, by securing a tension of 160 g or more of the optical fiber and performing a swing, a twist amount of “4” or more is ensured, and an effect of reducing PMD is obtained. Since it is necessary to make it about 60 g, it is not possible to increase the tension where the winding tension of the winding bobbin is affected. In the winding equipment shown in FIG. 1, even if the tension is high before the
一方、図2の巻取り設備では、キャプスタン20の後段に高張力負荷手段27を設け、テンションヘルパーローラ28などの張力緩和手段により張力を緩和する構成としている。これにより、キャプスタン20から高張力負荷手段27までの間で高張力にしても巻取り張力に影響を与えることなく、図2に示すように高張力部分に捻り付与ローラ18を配置することにより、必要な光ファイバの張力を確保している。図3でも図1,2と同様にして必要な光ファイバの張力を確保している。
On the other hand, in the winding facility of FIG. 2, a high-tension load means 27 is provided at the rear stage of the
また、フリーパス長Lを500mmとした場合、光ファイバの張力が150g以下では、捻り量(回/m)を「2」以上を確保することができない。一方、光ファイバを張力100g以上で走行させるとして、捻り量R(回/m)を「2」以上確保するには、フリーパス長Lは800mm以上である必要がある。フリーパス長Lのスペースが、設備の構成上で十分とることができない場合は、光ファイバの張力を高めることにより解決する以外に、図4で説明したように捻り非抑制ローラ16を用いることで、折り返し分のL2を含めたフリーパス長として、所定のフリーパス長を確保してもよい。
Further, when the free path length L is 500 mm, the twist amount (times / m) cannot be secured to “2” or more when the tension of the optical fiber is 150 g or less. On the other hand, when the optical fiber is run with a tension of 100 g or more, the free path length L needs to be 800 mm or more in order to secure the twist amount R (times / m) of “2” or more. If the space of the free path length L cannot be sufficiently taken into account in the configuration of the equipment, in addition to solving the problem by increasing the tension of the optical fiber, the
図9は、図4で説明した光ファイバの捻り付与ローラに対する接触角β(°)と捻り量(回/m)の関係を示す図である。この図9は、フリーパス長、ローラ径、ローラ幅、揺動角を、図6の測定時のパラメータと同じにし、フリーパス長1430mm、張力150gとして接触角βを変化させたときの捻り量Rを測定したものである。この結果、上記の接触角βが40°未満では捻り量R(回/m)を必要量確保するのが難しく、また、接触角βが160°を超える場合も捻り量R(回/m)を必要量確保するのが難しくなる。したがって、光ファイバの捻り付与ローラに対する接触角β( °)は、40°以上160°以下であることが望ましく、さらには、捻り量R(回/m)を「5」が確保できる50°以上100°以下であることが好ましい。 FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the contact angle β (°) of the optical fiber described with reference to FIG. 4 and the twist amount (times / m). In FIG. 9, the free path length, the roller diameter, the roller width, and the swing angle are the same as the measurement parameters in FIG. 6, and the twist amount when the contact angle β is changed with the free path length of 1430 mm and the tension of 150 g. R is measured. As a result, if the contact angle β is less than 40 °, it is difficult to secure the required amount of twist R (times / m), and if the contact angle β exceeds 160 °, the twist amount R (times / m). It becomes difficult to secure the required amount. Therefore, the contact angle β (°) of the optical fiber with respect to the twist applying roller is preferably 40 ° or more and 160 ° or less, and further, the twist amount R (times / m) is 50 ° or more that can secure “5”. It is preferable that it is 100 degrees or less.
上述したように、光ファイバの巻き替えなどのオフライン工程で、光ファイバに交互に捻りを付与して光ファイバのPMDを低減するには、所定の捻り量(回/m)が必要である。そして、光ファイバに所定の捻り量(例えば2回/m)以上を付与するには、所定値以上の張力、フリーパス長として捻ることが必要であることが判明した。このため、本発明においては、設備的な制限からフリーパス長を長く取ることが困難であっても、巻取りボビンの巻取り張力に影響を与えないように光ファイバに高張力負荷をかけることが可能な区間、例えば、キャプスタンなどの引取り手段の前段や、引取り手段の後段であっても、テンションヘルパーローラなどの張力緩和手段を用いることによって高張力を負荷することが可能となった箇所に、捻り付与部を配置している。 As described above, in order to reduce the PMD of the optical fiber by alternately twisting the optical fiber in an off-line process such as rewinding of the optical fiber, a predetermined twist amount (times / m) is required. It has been found that in order to give the optical fiber a predetermined twisting amount (for example, 2 times / m) or more, it is necessary to twist it as a tension or free path length exceeding a predetermined value. Therefore, in the present invention, even if it is difficult to take a long free path length due to equipment limitations, a high tension load is applied to the optical fiber so as not to affect the winding tension of the winding bobbin. High tension can be applied by using a tension relief means such as a tension helper roller even in a section where it is possible, for example, before the take-up means such as a capstan or after the take-up means. The torsion imparting portion is arranged at the place where the above is applied.
これにより、キャプスタンなどの引取り手段の前段や、引取り手段の後段であっても、テンションヘルパーローラなどの張力緩和手段を用いることによって高張力を負荷することが可能となった箇所に、光ファイバに捻りを付与するのに十分な張力をかけることが可能となり、設備的な制限からフリーパス長を長く取ることが困難であっても、光ファイバのPMD値を低減することができる。 As a result, even at the front stage of the take-up means such as the capstan and the rear stage of the take-up means, it is possible to load high tension by using a tension relief means such as a tension helper roller. It is possible to apply sufficient tension to impart twist to the optical fiber, and even if it is difficult to increase the free path length due to equipment limitations, the PMD value of the optical fiber can be reduced.
なお、引取り手段手前(キャプスタン前)で捻った場合には、光ファイバに付与された捻りは、巻取りボビンで巻取られるまでの経路中で多少解放されるが、この解放量を予め見込んで捻り付与することも可能である。また、キャプスタンの前段、後段のどちらで捻りを付与するにしても、巻取りボビン側の光ファイバの張力は、従来と同様の張力に維持して巻取りを行うことができる。さらに、巻取りボビンの近くで光ファイバの捻り操作がなくなるので、線振れがなくなり巻取り状態をさらに良好にすることが可能となる。 When twisted before the take-up means (before the capstan), the twist imparted to the optical fiber is somewhat released in the path until it is wound by the take-up bobbin. It is also possible to apply a twist in anticipation. In addition, whether the twist is applied at the front stage or the rear stage of the capstan, the tension of the optical fiber on the winding bobbin side can be maintained while maintaining the same tension as that of the conventional one. Further, the twisting operation of the optical fiber is eliminated near the winding bobbin, and therefore, the winding state is eliminated and the winding state can be further improved.
10…サプライボビン、11…光ファイバ、12…案内ローラ、13…ダンサーローラ、14…コブ検出器、15…捻り抑制ローラ、16…捻り非抑制ローラ、17…張力検出器、18…捻り付与部(捻り付与ローラ)、19…捻り抑制ローラ、20…キャプスタン、21,22…案内ローラ、23…ダンサーローラ、24…巻取りボビン、25…張力検出器、26…制御装置、27…高張力負荷手段、28…テンションヘルパーローラ。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記巻取りボビンの巻取りに影響を与えずに、前記光ファイバに巻取り張力より高い張力負荷をかけることが可能な区間を設け、前記区間で捻れを付与し、前記捻り付与部の直前における張力をT(g)、及びフリーパス長をL、捻り量をR(回/m)、a,bを定数としたとき、
「 R=a×T×Lb」で近似される捻り量Rが「2」以上となるように前記張力T、前記フリーパス長Lを設定することを特徴とする光ファイバの製造方法。 Unwinding the optical fiber from the supply bobbin, in the path of winding by the winding bobbin me pulling by the take-up means, a method of manufacturing an optical fiber which imparts twist alternately by applying portion twist to the optical fiber,
Wherein without affecting to Ri winding of the winding bobbin, the optical fiber can be subjected to higher tensile loads than the winding tension of sections provided to impart twist in the section, immediately before the twist imparting portion When the tension at T is (g), the free path length is L, the twist amount is R (times / m), and a and b are constants,
The method of manufacturing an optical fiber , wherein the tension T and the free path length L are set so that the twist amount R approximated by “R = a × T × L b ” is “2” or more.
前記巻取りボビンの巻取りに影響を与えずに、前記光ファイバに前記巻取りボビンの巻取り張力より高い張力負荷をかけることが可能な区間を設け、前記区間で捻れを付与し、前記捻り付与部の直前における張力をT(g)、及びフリーパス長をL、捻り量をR(回/m)、a,bを定数としたとき、
「R=a×T×Lb」で近似される捻り量Rが「2」以上となるように前記張力T、前記フリーパス長Lが設定されていることを特徴とする光ファイバの製造装置。 Unwinding the optical fiber from the supply bobbin in the winding bobbin me take-up by the take-up Ru pathway by take-off means, a manufacturing apparatus of an optical fiber to impart twist alternately by applying portion twist to the optical fiber,
Without affecting the Ri winding of the winding bobbin, said applying the winding high tensile loads than the winding tension of the bobbin provided capable section imparts twist in the section on the optical fiber, wherein When the tension immediately before the twist applying portion is T (g), the free path length is L, the twist amount is R (times / m), and a and b are constants,
The optical fiber manufacturing apparatus , wherein the tension T 1 and the free path length L are set so that the twist amount R approximated by “R = a × T × L b ” is “2” or more. .
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