JP6295234B2 - 光ファイバの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバの製造方法に関する。

光ファイバ通信システムにおいて光伝送距離の長距離化や光伝送速度の高速化を図るためには、光信号ノイズ比が高められなければならず、光ファイバの伝送損失の低減が求められている。光ファイバの製造方法が高度に洗練されている現在では、光ファイバに含まれる不純物による伝送損失はほぼ限界まで低下していると考えられている。残る伝送損失の主な原因は、光ファイバを構成するガラスの構造や組成の揺らぎに伴う散乱損失である。これは光ファイバがガラスで構成されているが故に不可避なものである。

ガラスの構造の揺らぎを低減する方法としては、溶融したガラスを冷却する際に緩やかに冷却することが知られている。このように溶融したガラスを緩やかに冷却する方法として、線引炉から線引きされた直後の光ファイバを徐冷することが試みられている。具体的には、線引炉から線引きした光ファイバを徐冷炉で加熱したり、線引きした直後の光ファイバを断熱材で囲んだりして、光ファイバの冷却速度を低下させることが検討されている。

下記特許文献１には、シリカガラスを主成分とするコア及びクラッドを有する光ファイバの外径が最終外径の５００％より小さくなる位置から光ファイバの温度が１４００℃になる位置までのうちの７０％以上の領域において、漸化式で求められる目標温度に対して±１００℃以下となるように加熱炉（徐冷炉）の温度を設定することが開示されている。このように光ファイバの温度履歴が制御されることによって、光ファイバを構成するガラスの仮想温度が低下して伝送損失が低減されるとしている。

特開２０１４−６２０２１号公報

しかし、上記特許文献１に開示されている技術では、漸化式で求められる理想的な温度変化に光ファイバの温度を合わせるために複雑な計算を繰り返すことが求められる。また、特許文献１に開示されている技術では、光ファイバの温度が漸化式で求められる目標温度に対して±５０℃〜１００℃もずれることを許容している。このような広い範囲で光ファイバの温度のずれが許容されると、温度履歴が十分に適正化されているとは言い難い。例えば、徐冷される光ファイバの温度が±１００℃の範囲で変化し、光ファイバを構成するガラスの仮想温度も同様の範囲で変化したとすると、得られる光ファイバの光散乱による伝送損失は±０．００７ｄＢ／ｋｍ程度も上下することになる。このような光ファイバの温度履歴が十分に適正化されていない従来の製造方法では、徐冷炉を必要以上に長くして過剰な設備投資が行われたり、線引速度を必要以上に低下させなければならず生産性が損なわれたりする。

本発明者らは、徐冷炉に入線する光ファイバの温度と徐冷炉から出線する光ファイバの温度とをより適した範囲に限定することによって、徐冷炉において光ファイバを構成するガラスの構造緩和を促進させ、光ファイバの伝送損失を低減させ易くなることを見出した。

そこで、本発明は、光ファイバの伝送損失を低減させることが容易な光ファイバの製造方法を提供しようとするものである。

上記課題を解決するため、本発明の光ファイバの製造方法は、線引炉において光ファイバ用母材を線引きする線引工程と、前記線引工程において引き出された光ファイバを徐冷炉において徐冷する徐冷工程と、を備え、前記徐冷炉に入線する前記光ファイバの温度が１３００℃以上１６５０℃以下であり、前記徐冷炉から出線する前記光ファイバの温度が１１５０℃以上１４００℃未満であることを特徴とするものである。

上記のように徐冷炉に入線する光ファイバの温度と徐冷炉から出線する光ファイバの温度とを適切に制御することによって、徐冷炉において光ファイバを構成するガラスの構造緩和を促進させることができる。その結果、光を伝送させる際にガラスの構造の揺らぎに起因する散乱損失が抑制され、伝送損失が低減された光ファイバを得ることができる。

また、前記徐冷工程において前記光ファイバの温度は低下し続けることが好ましい。このように光ファイバの温度が低下し続けるように徐冷炉の温度を設定することによって、余計なエネルギーを使うことなく光ファイバを徐冷させて光ファイバを構成するガラスの構造緩和を促進させ、光ファイバの伝送損失を低減させることができる。

また、前記徐冷工程の後、前記徐冷工程よりも急速に前記光ファイバが冷却される急冷工程を備えることが好ましい。光ファイバは通常、紫外線硬化性樹脂からなる被覆層によって被覆される。このような被覆層を形成するためには、光ファイバが十分に冷却されている必要がある。急冷工程を備えることによって、短い区間で光ファイバの温度を十分に低下させることができるので、被覆層を形成し易くなる。

また、前記徐冷炉に入線する前記光ファイバの温度が１４００℃以上であることが好ましい。このように徐冷炉に入線する光ファイバの温度をより適した範囲に限定することによって、徐冷炉における光ファイバを構成するガラスの構造緩和の促進効果を増大させ易くなり、光ファイバの伝送損失を低減させ易くなる。

また、前記徐冷炉から出線する前記光ファイバの温度が１３００℃以上であることが好ましい。このように徐冷炉から出線する光ファイバの温度をより適した範囲に限定することによって、徐冷炉における光ファイバを構成するガラスの構造緩和の促進効果を増大させ易くなり、光ファイバの伝送損失を低減させ易くなる。

また、前記徐冷炉において前記光ファイバを冷却する時間が１秒以下であることが好ましい。光ファイバが徐冷炉に滞在する時間を１秒以下にすることよって、徐冷炉の長さを短くできる等、設備投資にかかる費用を抑えることができる。また、光ファイバが徐冷炉に滞在する時間を１秒以下の短い時間にすることによって、線引速度を速くできるので生産性を低下させずに徐冷炉において光ファイバを構成するガラスの構造緩和の促進することができる。

さらに、前記徐冷炉において前記光ファイバを冷却する時間が０．５秒以下であることが好ましい。光ファイバが徐冷炉に滞在する時間をより短くすることよって、徐冷炉の長さをより短くできるので、設備投資にかかる費用をより抑えることができる。また、光ファイバが徐冷炉に滞在する時間をより短くすることよって、生産性の低下をより抑制しやすくなる。

また、前記徐冷炉において前記光ファイバを冷却する時間が０．０５秒以上であることが好ましい。光ファイバが徐冷炉に滞在する時間を０．０５秒以上にすることによって、徐冷炉において光ファイバを構成するガラスの構造緩和を促進しやすくなる。

また、前記線引工程の後、前記徐冷工程より前に、前記光ファイバが前記線引炉に入線するのに適した温度になるよう前記光ファイバを冷却する予冷工程を備えることが好ましい。徐冷炉に入線される光ファイバの温度は上記のように所定の範囲に制限される。ここで、上記のような予冷工程を更に備えることによって、光ファイバの徐冷炉への入線温度を適切な範囲に調整し易くなる。

以上のように、本発明によれば、光ファイバの伝送損失を低減させることが容易な光ファイバの製造方法が提供される。

本発明の光ファイバの製造方法の工程を示すフローチャートである。 本発明の光ファイバの製造方法に用いる装置の構成を概略的に示す図である。 光ファイバの温度及び光ファイバを構成するガラスの仮想温度と冷却時間との関係を示すグラフである。 ネックダウン部の外径の変化、光ファイバの温度の変化、及び、光ファイバを構成するガラスの仮想温度の変化の関係を示すグラフである。

以下、本発明に係る光ファイバの製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の光ファイバの製造方法の工程を示すフローチャートである。図１に示すように、本実施形態の光ファイバの製造方法は、線引工程Ｐ１と、予冷工程Ｐ２と、徐冷工程Ｐ３と、急冷工程Ｐ４と、を備える。以下、これらの各工程について説明する。なお、図２は本実施形態の光ファイバの製造方法に用いる装置の構成を概略的に示す図である。

＜線引工程Ｐ１＞
線引工程Ｐ１は、線引炉１１０において光ファイバ用母材１Ｐの一端を線引きする工程である。まず、最終製品である光ファイバ１を構成するガラスの所望の屈折率分布と同様の屈折率分布を持つガラスで構成される光ファイバ用母材１Ｐを準備する。光ファイバ１は、１つ又は複数のコア及びコアの外周面を隙間なく囲むクラッドを有し、コアの屈折率はクラッドの屈折率よりも高くされる。例えば、コアが屈折率を高くするゲルマニウム等のドーパントが添加されたシリカガラスから成る場合、クラッドは純粋なシリカガラスで構成される。また、例えば、コアが純粋なシリカガラスから成る場合、クラッドは屈折率を低くするフッ素等のドーパントが添加されたシリカガラスで構成される。次に、光ファイバ用母材１Ｐを、長手方向が垂直となるように懸架する。そして、光ファイバ用母材１Ｐを線引炉１１０に配置し、加熱部１１１を発熱させ、光ファイバ用母材１Ｐの下端部を加熱する。このとき光ファイバ用母材１Ｐの下端部は、例えば２０００℃に加熱されて溶融状態となる。そして、加熱された光ファイバ用母材１Ｐの下端部から溶融したガラスを所定の線引速度で線引炉１１０から引き出す。

＜予冷工程Ｐ２＞
予冷工程Ｐ２は、線引工程Ｐ１で線引炉１１０から引き出された光ファイバが後述する徐冷炉１２１へ送られるのに適した所定の温度になるように冷却する工程である。徐冷炉１２１へ送られるのに適した光ファイバの所定の温度については、後に詳述する。

本実施形態の光ファイバの製造方法において、予冷工程Ｐ２は線引炉１１０の直下に設けられた筒状体１２０の中空部に線引工程Ｐ１で線引きされた光ファイバが通されることによって行われる。線引炉１１０の直下に筒状体１２０を設けることによって、筒状体１２０の中空部内の雰囲気は線引炉１１０内の雰囲気とほぼ同じになる。そのため、線引きされた直後の光ファイバの周囲の雰囲気や温度が急激に変化することが抑制される。

様々な条件が徐冷炉１２１へ送られる光ファイバの温度に影響を与える。線引速度は光ファイバの温度に大きな影響を与える条件の一つである。すなわち、光ファイバが徐冷炉１２１に滞在する時間を調整するために線引速度が変更されると、光ファイバの温度が変化する。予冷工程Ｐ２を備えることによって、光ファイバの冷却速度を調整し、徐冷炉１２１への光ファイバの入線温度を適切な範囲に調整し易くなる。後に説明するように、線引炉１１０から引き出される光ファイバの温度はネックダウン部の形状から推定できる。そして、このように推定される光ファイバの温度と徐冷炉１２１へ送られるのに適した光ファイバの温度とに基づいて、徐冷炉１２１と線引炉１１０との距離や筒状体１２０の長さを適宜選択することができる。筒状体１２０は、例えば金属管等によって構成される。当該金属管を空冷したり、当該金属管の周囲に断熱材を配したりして、光ファイバの冷却速度を調整しても良い。

＜徐冷工程Ｐ３＞
徐冷工程Ｐ３は、線引工程Ｐ１において線引炉１１０から引き出され、予冷工程Ｐ２において所定の温度に調整された光ファイバを徐冷炉１２１で徐冷する工程である。徐冷炉１２１内は入線する光ファイバの温度とは異なる所定の温度とされており、徐冷炉１２１に入線した光ファイバの周囲の温度により、光ファイバの冷却速度が低下させられる。徐冷炉１２１において光ファイバの冷却速度が低下させられることによって、以下に説明するように、光ファイバを構成するガラスの構造が緩和され、散乱損失が低減した光ファイバ１が得られる。なお、徐冷工程Ｐ３において、光ファイバの温度は低下し続けることが好ましい。このように光ファイバの温度が低下し続けるように徐冷炉１２１の温度を設定することによって、余計なエネルギーを使うことなく光ファイバを徐冷させて光ファイバを構成するガラスの構造緩和を促進させ、光ファイバの伝送損失を低減させることができる。

従来の徐冷工程を有する光ファイバの製造方法では、徐冷炉への入線時の光ファイバの温度が十分に適正化されていない。具体的には、光ファイバの温度が高すぎたり低すぎたりする状態で徐冷炉に入線される場合がある。徐冷炉に入線する光ファイバの温度が高過ぎると、光ファイバを構成するガラスの構造が緩和する速度が非常に速いため、光ファイバを徐冷することによる効果を得ることがほとんど期待できない。一方、徐冷炉に入線する光ファイバの温度が低すぎると光ファイバを構成するガラスの構造が緩和する速度が遅くなるため、徐冷炉にて光ファイバを再加熱する必要等が生じることがある。このように従来の徐冷工程では、光ファイバを構成するガラスの構造緩和が効率よく行われているとは言い難い。そのため、徐冷炉を必要以上に長くして過剰な設備投資が行われたり、線引速度を必要以上に遅くして生産性が損ねられたりする虞がある。

本実施形態の光ファイバの製造方法によれば、以下に説明するように徐冷炉１２１に入線する光ファイバの温度及び徐冷炉１２１から出線する光ファイバの温度が適切な範囲に制御されることによって、徐冷炉１２１において光ファイバを構成するガラスの構造緩和が促進される。その結果、過剰な設備投資を必要とせず、且つ、生産性良く、伝送損失が低減された光ファイバ１を得ることができる。また、本実施形態の光ファイバの製造方法によれば、上述した引用文献１に開示された技術のような複雑な計算を必要としない。

いわゆるストロングガラスに分類されるシリカガラスでは、ガラスの粘性流動によると考えられる構造緩和の時定数τ（Ｔ）は、Ａｒｒｈｅｎｉｕｓの式に従う。そのため、時定数τ（Ｔ）はガラスの組成によって決まる定数Ａ、及び活性化エネルギーＥ_ａｃｔを用いて、ガラスの温度Ｔの関数として下記式（１）のように表される。なお、ｋ_ｂはＢｏｌｔｚｍａｎｎ定数である。
１／τ（Ｔ）＝Ａ・ｅｘｐ（−Ｅ_ａｃｔ／ｋ_ｂＴ） ・・・（１）
（ここでは、Ｔはガラスの絶対温度である。）

上記式（１）より、ガラスの温度が高いほど速くガラスの構造が緩和し、その温度における平衡状態に速く達することがわかる。すなわち、ガラスの温度が高いほどガラスの仮想温度がガラスの温度に近づくのが速くなる。

光ファイバを徐冷することによる光ファイバを構成するガラスの仮想温度の低下の様子を模式的に図３に示す。図３において、横軸は時間、縦軸は温度を示している。図３において、実線はある徐冷条件での光ファイバの温度推移を示しており、破線はそのときの光ファイバを構成するガラスの仮想温度の推移を示している。また、点線は実線で示す徐冷条件よりも冷却速度を緩やかにした場合の光ファイバの温度推移を示しており、一点鎖線はそのときの光ファイバを構成するガラスの仮想温度の推移を示している。

図３において実線で示すように光ファイバの温度が時間と共に低下するとき、破線で示すように仮想温度は光ファイバの温度の低下と同様に低下する。上記のように、光ファイバの温度が十分に高い状態では光ファイバを構成するガラスの構造緩和の速度が速い。しかし、光ファイバの温度が低下するにつれてガラスの構造緩和の速度は遅くなり、やがて仮想温度は光ファイバの温度の低下に追従できなくなる。ここで、光ファイバの冷却速度を緩やかにすると、冷却速度が速い場合に比べて光ファイバは相対的に温度の高い状態に長時間保持されることになるため、図３に点線及び一点鎖線で示すように、光ファイバの温度と仮想温度との乖離が小さくなり、仮想温度はより低くなる。すなわち、ガラスの構造緩和が促進される。このように、光ファイバを構成するガラスの構造緩和を如何に促進できるかは、光ファイバの温度履歴に依存する。そこで、どのような徐冷の条件が光ファイバの伝送損失低減に適しているのかを以下のように考える。

線引炉１１０を出線した直後の光ファイバの温度は概ね１８００℃〜２０００℃程度と非常に高温である。このとき、光ファイバを構成するガラスの構造緩和の時定数τ（Ｔ）は、例えば非特許文献（K.Saito, et al., Journal of the American Ceramic Society, Vol.89, pp.65-69(2006)）に示されている定数Ａと活性化エネルギーＥ_ａｃｔを用いて計算すると、光ファイバの温度が２０００℃である場合は０．００００３秒程度、光ファイバの温度が１８００℃である場合は０．０００３秒と非常に短くなる。このような高温状態では、光ファイバを構成するガラスの仮想温度は光ファイバの温度に略一致していると考えられる。よって、このような高温度領域で光ファイバの徐冷を行っても直ちにガラスの構造が緩和するため、徐冷することによる効果をあまり期待できない。従って、線引炉１１０の直下に徐冷炉１２１を設置して徐冷することは過剰な設備投資となる。換言すると、線引炉１１０と徐冷炉１２１との間には隙間がある方が良く、徐冷炉１２１に入線する光ファイバの温度が最適となるように上記予冷工程Ｐ２を行うことが好ましい。

光ファイバ用母材から線引きされる光ファイバの外径は、光ファイバ用母材の外径から所定の大きさ（一般的な光ファイバの場合は１２５μｍ）になるまで連続的に縮径される。また、光ファイバ用母材から線引きされる光ファイバの外径が変化する部分はネックダウン部と呼ばれる。そして、光ファイバの温度Ｔは、ネックダウン部の力の平衡と物質の収支から求められる。具体的には、光ファイバを線引きする速度ｖにおける定常状態の光ファイバ用母材のネックダウン部の断面積Ｓの変化率は、線引長手方向をｘとすると、線引きされる光ファイバに加えられる張力Ｆと下記式（２）のような関係にある。
ｖ・ｄｓ／ｄｘ＝Ｖ・Ｓ_０／ｓ_０・ｄＳ／ｄｘ＝−Ｆ／β（Ｔ） ・・・（２）
ここで、Ｓ_０は光ファイバ用母材の断面積、ｓ_０は光ファイバの公称断面積、Ｖは光ファイバ用母材の送り出し速度である。β（Ｔ）はガラスの温度Ｔにおける伸び粘性係数で、粘度ηの３倍である。すなわち、下記式（３）が成り立つ。
β（Ｔ）＝３η（Ｔ） ・・・（３）

また、シリカガラスの粘度ηは下記式（４）により求められる。
ｌｏｇ_１０｛η（Ｔ）｝＝Ｂ＋Ｃ／Ｔ ・・・（４）

粘度ηを［Ｐａ・ｓ］の単位で表すとき、Ｂ＝−６．３７、Ｃ＝２．３２×１０^４［Ｋ^−１］である。上記式（４）により、上記式（３）で求められる粘度ηからガラスの温度Ｔを求めることができる。

ある線引条件における光ファイバのネックダウン部の外径（●）の変化と、そのネックダウン部の外径の変化から求められる光ファイバの温度（□）の変化、及び、その光ファイバの温度変化から求められる光ファイバを構成するガラスの仮想温度（▲）の変化、の関係を図４に示す。光ファイバの温度が低下して光ファイバを構成するガラスの粘度が高まるにつれて、光ファイバの外径の変化が緩やかになっていることがわかる。光ファイバの温度がおよそ１６５０℃を下回ると、光ファイバを構成するガラスの仮想温度の低下は光ファイバの温度の低下に追従できなくなり、両者の温度差が広がっていく。すなわち、光ファイバの温度が１６５０℃程度になるまでは徐冷を行わなくとも光ファイバを構成するガラスの仮想温度は光ファイバの温度に略一致することから、光ファイバの温度が１６５０℃以下になるまでは徐冷を行うことによる効果は希薄である。従って、徐冷炉１２１への光ファイバの入線温度は１６５０℃以下とする。

光ファイバが徐冷炉１２１に滞在する時間を長くするほど、光ファイバを構成するガラスの構造緩和を促進することができ、伝送損失が低減された光ファイバを製造することができる。ただし、生産性や設備投資を考慮した経済的な条件では、光ファイバが徐冷炉１２１に滞在する時間は１秒以下であることが好ましい。上記式（１）に所定の定数を用いてガラスの構造緩和の時定数τ（Ｔ）を算出すると、τ（Ｔ）が０．１秒以下となるのはガラスが凡そ１４２０℃のとき、τ（Ｔ）が１秒となるのはガラスが凡そ１３１０℃のとき、τ（Ｔ）が１０秒となるのはガラスが凡そ１２１０℃のときである。従って、光ファイバが徐冷炉１２１に滞在する時間を１秒程度とした場合でも徐冷による効果を十分に得るためには、徐冷炉１２１への光ファイバの入線温度は１３００℃以上とし、１４００℃以上とすることが好ましい。

上述したように、光ファイバの温度が低くなるにつれて光ファイバを構成するガラスの構造緩和に要する時間が長くなる。具体的には、光ファイバの温度が１１５０℃を下回ると短時間の徐冷ではガラスの構造を緩和させることが難しくなる。従って、徐冷炉から出線する光ファイバの温度は１１５０℃以上１４００℃未満とし、１３００℃以上とすることが好ましい。

光ファイバが徐冷炉１２１に滞在する時間は０．０１秒以上であることが好ましく、０．０５秒以上であることがより好ましい。徐冷炉１２１に光ファイバが滞在する時間が長くなればなるほど、光ファイバを構成するガラスの構造は緩和されやすくなる。また、光ファイバが徐冷炉１２１に滞在する時間は、１秒以下であることが好ましく、０．５秒以下であることがより好ましい。光ファイバが徐冷炉１２１に滞在する時間が短くなればなるほど、徐冷炉１２１の長さを短くできるので、過剰な設備投資を抑えることができる。また、光ファイバが徐冷炉１２１に滞在する時間が短くなればなるほど、線引速度を速めることができるので、光ファイバの生産性を向上させることができる。

なお、徐冷炉１２１の長さは以下のように設定することができる。光ファイバを構成するガラスの仮想温度が最低となる温度履歴は徐冷時間ｔにのみ依存するため、製造される光ファイバが到達すべき伝送損失を実現可能な仮想温度から徐冷に必要な時間ｔを求め、生産性を考慮した線引速度ｖを決定することによって、下記式（５）から必要な徐冷炉１２１の長さＬが求められる。
ｔ＝Ｌ／ｖ ・・・（５）

＜急冷工程Ｐ４＞
徐冷工程Ｐ３後、光ファイバは耐外傷性などを高めるために被覆層で覆われる。この被覆層は通常、紫外線硬化性樹脂で構成される。このような被覆層を形成するためには、被覆層の焼損などが起こらないようにするため、光ファイバが十分に低い温度に冷却されている必要がある。光ファイバの温度は塗布される樹脂の粘度に影響を与え、結果として被覆層の厚さに影響を与える。被覆層を形成する際の適切な光ファイバの温度は、被覆層を構成する樹脂の性質に応じて適宜決定される。

本実施形態の光ファイバの製造方法では、徐冷炉１２１が設けられることによって、光ファイバを十分に冷却させるための区間が短くなる。特に本実施形態の光ファイバの製造方法では予冷工程Ｐ２も備えるため、光ファイバを十分に冷却させるための区間が更に短くなる。従って、本実施形態の光ファイバの製造方法では、徐冷炉１２１を出た光ファイバを冷却装置１２２によって急冷させる急冷工程Ｐ４を備える。急冷工程Ｐ４では、徐冷工程Ｐ３よりも急速に光ファイバが冷却される。このような急冷工程Ｐ４を備えることによって、短い区間で光ファイバの温度を十分に低下させることができるので、被覆層を形成し易くなる。冷却装置１２２を出るときの光ファイバの温度は、例えば４０℃〜５０℃となる。

上記のようにして冷却装置１２２を経て所定の温度まで冷却された光ファイバは、光ファイバを覆う被覆層となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置１３１を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置１３２を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して被覆層が形成され、光ファイバ１となる。なお、被覆層は通常は２層からなる。２層の被覆層を形成する場合、各層を構成する紫外線硬化性樹脂で光ファイバを被覆した後にそれらの紫外線硬化性樹脂を一度に硬化させて２層の被覆層を形成することができる。また、１層目の被覆層を形成した後に２層目の被覆層を形成しても良い。そして、光ファイバ１は、ターンプーリー１４１により方向が変換され、リール１４２により巻取られる。

以上、本発明について好適な実施形態を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。つまり、本発明の光ファイバの製造方法は、上述した徐冷工程を備えていれば良く、予冷工程や急冷工程は必須の構成要素ではない。また、本発明の光ファイバの製造方法はあらゆる種類の光ファイバの製造に適用可能である。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

（実施例１〜９）
コアにゲルマニウムがドープされた、ステップインデックス型の屈折率プロファイルを持ち、コアのクラッドに対する比屈折率差が０．３３％の標準シングルモード光ファイバ用の母材を用いて、以下の条件で光ファイバを製造した。

線引炉の直下に長さ３０ｃｍ〜１ｍの空冷金属管を取り付け、当該空冷金属管の中空部内の雰囲気は線引炉内の雰囲気（不活性混合ガス）とほぼ同じにした。これにより、光ファイバ用母材の溶融位置からネックダウン部にかけて線引直後の光ファイバの周辺の雰囲気や温度が急激に変化しないようにした。このようにすることで、線引炉から引き出された光ファイバは空冷金属管の中空部内を通過する間に徐冷炉に入線するのに適した温度にまで予冷された。空冷金属管の出口から徐冷炉の入り口までの距離は２００ｍｍ〜３５０ｍｍとし、この範囲は大気雰囲気に開放されていた。

光ファイバの徐冷炉入線温度及び出線温度は、徐冷炉入り口あるいは出口から１００ｍｍ〜２００ｍｍ離間した位置でＲｏｓｅｎｄａｈｌ Ｎｅｘｔｒｏｍ社製のＮｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ ｆｉｂｅｒ ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒを用いて測定し、有効数字三桁までを表１に示した。徐冷炉滞在時間は、光ファイバが徐冷炉で冷却されている時間に相当し、徐冷炉の長さと線引速度から算出し、有効数字一桁で表１に示した。

徐冷炉から出線した光ファイバは、ヘリウム（Ｈｅ）を含む気体を通じた水冷金属管（冷却装置）の中空部内に通すことで、樹脂被覆層を形成可能な温度にまで急冷された。樹脂被覆層が所望の厚さとなるように、上記Ｈｅ濃度を調整したり、水冷金属管の数を調整したりして、光ファイバの温度を調整した。

上記のようにして製造された光ファイバの１５５０ｎｍにおける伝送損失をＯＴＤＲ法によって測定し、その結果を表１に示す。なお、条長は２０ｋｍ以上とした。

（比較例１）
徐冷炉を使用しなかった以外は実施例１と同様の条件で光ファイバを製造し、同様の方法で伝送損失を測定した。その結果を表１に示した。

表１に示すように、徐冷を行わなかった比較例１の場合、伝送損失は０．１８５ｄＢ／ｋｍであった。
一方、実施例１〜９の光ファイバは、伝送損失が０．１８３ｄＢ以下となり、比較例の光ファイバと比べて、伝送損失を小さくすることができた。なお、実施例１〜９の光ファイバ及び比較例１の光ファイバは、伝送損失を除く光学特性は通常の製造時に起こり得るばらつきの範囲で一致しており、標準シングルモード光ファイバと同等の特性であることを確認した。
特に、実施例１〜４では適切な条件で徐冷することによって、伝送損失が０．１８０ｄＢ／ｋｍ以下となる良好な光ファイバが製造された。
一方、実施例１のように徐冷炉が短く、線引速度が速く、徐冷炉滞在時間が０．０５秒と短い条件であっても、適切な温度履歴で徐冷することによって、０．１８０ｄＢ／ｋｍの伝送損失が達成され、経済性の高い条件であっても伝送損失が低い光ファイバを製造することができた。

本発明によれば、伝送損失が低減された光ファイバを製造可能な光ファイバの製造方法が提供され、光ファイバ通信の分野に利用することができる。また、ファイバレーザ装置やその他光ファイバを利用したデバイスにも利用することができる。

１・・・光ファイバ
１Ｐ・・・光ファイバ用母材
１１０・・・線引炉
１１１・・・加熱部
１２０・・・筒状体
１２１・・・徐冷炉
１２２・・・冷却装置
１３１・・・コーティング装置
１３２・・・紫外線照射装置
１４１・・・ターンプーリー
１４２・・・リール
Ｐ１・・・線引工程
Ｐ２・・・予冷工程
Ｐ３・・・徐冷工程
Ｐ４・・・急冷工程

Claims (4)

1. 線引炉において光ファイバ用母材を線引きする線引工程と、
   前記線引工程において引き出された光ファイバを徐冷炉において徐冷する徐冷工程と、
   を備え、
   前記徐冷炉に入線する前記光ファイバの温度が１４００℃以上１５００℃以下であり、前記徐冷炉から出線する前記光ファイバの温度が１３２０℃以上１３９０℃以下であり、
   前記徐冷炉において前記光ファイバを冷却する時間が０．０５秒以上０．３秒以下である
   ことを特徴とする光ファイバの製造方法。
2. 前記徐冷工程において前記光ファイバの温度は低下し続ける
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
3. 前記徐冷工程の後、前記徐冷工程よりも急速に前記光ファイバが冷却される急冷工程を備える
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバの製造方法。
4. 前記線引工程の後、前記徐冷工程より前に、前記光ファイバが前記線引炉に入線するのに適した温度になるよう前記光ファイバを冷却する予冷工程を備える
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバの製造方法。

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