JPH03126636A - 光ファイバ線引炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、上下方向を向いた炉心管内で光ファイバ母材
の下端部をヒータで加熱溶融させ、該光ファイバ母材の
溶融部の下端から下向きに光ファイバを紡糸する光ファ
イバ線引炉に関するものである。

［従来技術］ 光ファイバの伝送特性は、近年著しく向上し、種々の分
野でその実用化が進められている。

しかしながら、光ファイバについて依然として向上すべ
き課題に、光ファイバの機械強度の向上と外径の均一性
とが挙げられている。即ち、前者は海底敷設用光ファイ
バケーブル等の分野のように長尺高強度ファイバの需要
の増大に呼応するものであり、後者は接続損失を低減す
るために求められる光ファイバの均一性に呼応するもの
である。

このような光ファイバの各特性の優劣は、加熱した光フ
ァイバ母材から光ファイバを線引する方法に主に依存す
ることが知られている。

高品質光ファイバの線引は、一般に円筒状の炉心管を有
する光ファイバの線引炉によって行われている。

第４図（ａ）　　（ｂ）は、カーボン製ヒータ及びカー
ボン製炉心管を使用した一般的な光ファイバ線引炉の概
略構成を示す断面図である。

同図に示すように、光ファイバ線引炉は、光ファイバ母
材１を収容する上下向きのカーボン製の円筒状炉心管２
と、その周囲に配置されて光ファイバ母材１の下端部を
加熱するカーボン製ヒータ３と該ヒータ３を収容する炉
体４とを備えている。

このような光ファイバ線引炉においては、光ファイバ母
材１を、その下端がヒータ３の間に位置するように炉心
管２と略同軸状に位置付けし、該光ファイバ母材１の下
部をヒータ３により加熱溶融し、該溶融部ＩＡの温度を
一定に維持しながら、該溶融部ＩＡの下端から下向きに
光ファイバ５を紡糸している。

ところで、炉心管２がカーボン製の場合、光ファイバ母
材１が軟化するような高温度下では、カーボン製炉心管
２は、大気に触れると容易に酸化されて消耗する。この
炉心管２の酸化消耗は、光ファイバ５の強度の低下を誘
起し、また、当然に線引炉自体の寿命も縮めることにな
る。

そこで、炉心管２の消耗を防止するために、第４図（ａ
）に示すように炉心管２の上部に上部不活性ガス供給部
６を設け、或いは第４図（ｂ）に示すように炉心管２の
上下部に上部不活性ガス供給部６と下部不活性ガス供給
部７とを設け、不活性ガスを炉心管２内に送給し、該炉
心管２内を不活性雰囲気としていた。

［発明が解決しようとする課題］ このように炉心管２内に不活性ガスを供給すると、その
流量などに応じて光ファイバ母材１を冷却する。従って
、光ファイバ母材１の溶融部１Ａの温度は、そのガス流
量に大きく影響される。

第４図（ａ）　　（ｂ）かられかるように、不活性ガス
供給部６，７から供給される不活性ガスは、炉心管２内
を上昇する即ち光ファイバ母材１の上部の方へ流れる部
分と、光ファイバ母材１の下部の方へ流れる部分とがあ
る。一方、炉心管２に供給される光ファイバ母材１の直
径は必ずしも一定ではない。光ファイバ母材１の直径が
変化すると、炉心管２と該光ファイバ母材１との間隔も
当然変化し、両者の間に形成される不活性ガス流路の断
面積が変化するので不活性ガスの平均密度あるいは流速
も変化する。その結果として、炉心管２内を上昇する即
ち光ファイバ母材１の上部の方へ流れるガス流量が変化
し、それに伴い、不活性ガス供給部６，７から不活性ガ
ス供給量が一定とすれば、光ファイバ母材１の下部の方
へ流れるガス流量も変化する。このように、光ファイバ
母材１の下部の方へ流れるガス流量が変化すると、光フ
ァイバ母材１の溶融部ＩＡの温度が大きく変化する。

例えば、光ファイバ母材１の溶融部ＩＡを流通する不活
性ガスの流量が増加すると、この不活性ガスに奪われて
炉心管２の外へ流出する熱量が増加し、光ファイバ母材
１、殊にその体積に比して表面積が大きい溶融部１Ａの
温度が低下する。その結果、溶融部ＩＡの軟化状態が変
動して線引条件が変化し、光ファイバ５の外径が変化す
る。

従って、外径の変動が小さい高品質の光ファイバ５を線
引するためには、炉心管２の内部に送給するガス流量を
調整することが線引における極めて重要な制御要素であ
る。

光ファイバ５の外径を均一化するためのガス流量、即ち
、光ファイバ母材１の溶融部１Ａでの不活性ガス流量が
一定になるような不活性ガスの供給量を算出することは
容易である。

しかし、光ファイバ５の外径の均一化のみ注目してガス
流量を制御した場合、炉心管１２内への大気の混入を防
止するには不活性ガスの供給量が不十分になることがあ
る。炉心管２内へ大気が混入すると、カーボン製炉心管
２が消耗し、光ファイバ５の強度が低下する。反面、炉
心管２内への大気の混入のみ注目してガス流量′を制御
した場合、ガス供給量が増大する傾向になり、ガス流に
乱れが生じ、光ファイバ５の外径が変動する。

即ち、従来の線引方法では、光ファイバ母材１の温度制
御と炉心管２に対する大気の遮断とが両立せず、均一な
外径で十分な強度を有する光ファイバ５を線引できない
場合があった。

第５図は、従来の光ファイバ５の線径変動の状態を示し
たものである。即ち、従来の光ファイバ５の線径は、３
．２μｍ以下の範囲で変動していた。

本発明の目的は、光ファイバの線引に必要な光ファイバ
母材の温度の安定化と、炉心管の保護、及び光ファイバ
の外径変動の抑制とを図れる光ファイバ線引炉を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するための本発明の詳細な説明すると
、本発明は上下方向を向いた炉心管内で光ファイバ母材
の下部をヒータで加熱溶融させ、該光ファイバ母材の溶
融部の下端から下向きに光ファイバを紡糸する光ファイ
バ線引炉において、前記炉心管の下には炉心管延長部が
設けられ、前記炉心管内には前記光ファイバ母材を収容
する母材収容室が設けられ、前記炉心管延長部内には前
記母材収容室に連通して該母材収容室の内径より内径が
小径で且つ下端が下向きに開口された小室が設けられ、
前記炉心管の下部には前記母材収容室に対して不活性ガ
スを前記光ファイバ母材の外周に沿って上向きに流すよ
うに供給する下部不活性ガス供給部が設けられ、前記炉
心管延長部の下には前記小室から出てくる前記光ファイ
バに沿って上向きに不活性ガスを吹出す不活性ガス吹出
し具が前記炉心管延長部に対して所定の間隔を隔てて設
けられていることを特徴とする。

［作用コ このように光ファイバ母材を収容する炉心管内に母材収
容室を設け、その下に位置する炉心管延長部内に小室を
設け、炉心管の下部には下部不活性ガス供給部を設け、
該下部不活性ガス供給部から母材収容室に対して不活性
ガスを光ファイバ母材の外周に沿って上向きに流れるよ
うに供給し、炉心管延長部の下には所定の間隔を隔てて
不活性ガス吹出し具を設け、該不活性ガス吹出し具から
光ファイバに沿って上向きに不活性ガスを供給すると、
光ファイバ母材の温度の制御と炉心管に対する大気の遮
断とを両立させることができ、光）アイμの外径変動を
十分に抑制できる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。なお、前述した第４図（ａ）　　（ｂ）　　と対応す
る部分には同一符号を付けて示している。

第１図は本発明に係る光ファイバ線引炉の一実施例を示
したものである。図示のように本実施例の光ファイバ線
引炉においては、炉心管２の下には炉心管延長部８が炉
体４と一体にｈなる長さで設けられている。炉心管２内
には、光ファイバ母材ｌを収容する母材収容室９が設け
られている。

炉心管延長部８内には、母材収容室９に連通して該母材
収容室９の内径℃１より内径Ｊ２２が小径で且つ下端が
下向きに開口された小室１０が設けられている。母材収
容室９と小室１０との間には、小室１０の内径Ｊ２２よ
り内径℃３が小径の絞り部１１が設けられている。炉心
管２の下部には、母材収容室９に対して不活性ガスを光
ファイバ母材１の外周に沿って上向きに流すように供給
する下部不活性ガス供給部７が設けられている。炉心管
延長部８の下には、小室１０から出て来る光ファイバ５
に沿って上向きに不活性ガスを吹出す不活性ガス吹出し
具１２が炉心管延長部８に対して所定の間隔を隔てて設
けられている。

第２図は第１図における母材収容室９及び小室１０の温
度分布図である。

次に、このような光ファイバ線引炉の動作について説明
する。光ファイバ母材１を収容した母材収容室９には、
下部不活性ガス供給部７より不活性ガスが供給され、該
不活性ガスは光ファイバ母材１の外周に沿って上方へ流
れる。この場合、前述したように、母材収容室９と小室
１０とは、できるだけ干渉を排除するため両者の内径を
Ａｚ＜２１と変え、且つ両者の間に更に内径℃３の小さ
い絞り部１１を設けている。

近年、光ファイバ母材１が大径化する傾向にあり、例え
ば外径が５０ｍｍφの光ファイバ母材１を線引しようと
するとき、母材収容室９の内径℃１は約８０ｍｍφにし
なければならない。この時、小室１０の内径℃２も８０
ｍｍφにすると、下部からの上昇０ 気流のため下部不活性ガス供給部７より流し込む不活性
ガスの流量は約り０℃／分となり、大量の不活性ガスを
消費することになる。また、この時には母材収容室９へ
の空気の流入は完全に防げず、カーボンの酸化消耗が発
生するため、光ファイバ５の強度劣化などのトラブルを
発生する。

このような時、本発明のように小室１０の内径を例えば
最大で６０ｍｍφと、且つ１１＞１２とすると、下部不
活性ガス供給部７からの不活性ガスの流量を減らすこと
ができ、且つ母材収容室９への空気の流入も完全に防止
できる。また、母材収容室９と小室１０との間に絞り部
１１を設けると、その効果を一層確実に発揮させること
ができる。

不活性ガス吹出し具１２は、炉心管延長部８の下にあっ
て不活性ガスを光ファイバ５に沿って上向きに吹出す。

これにより、小室１０から出た光ファイバ５と雰囲気（
空気）とのシールがなされる。ここで、不活性ガス吹出
し具１２は、シール効果が損われないことを前提としで
ある程度小室１０から離しておくことが望ましい。その
理由は、小室■０から流れ出る不活性ガスと、該不活性
ガス吹出し具１２から出る不活性ガスとが干渉し、光フ
ァイバ５の振動源となり、線径が乱れるのを防ぐためで
ある。

上記のようにして光ファイバ５の線引をして得た光ファ
イバ５の線径変動を測定したところ、第３図のような結
果が得られた。即ち、本発明の装置を使用して線引きし
た光ファイバ５の線径は０８μ以下の範囲に納まり、線
径変動が小さいことが確認された。

［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線引炉は、
光ファイバ母材を収容する炉心管内に母材収容室を設け
、その下に位置する炉心管延長部内に小室を設け、炉心
管の下部には下部不活性ガス供給部を設け、該下部不活
性ガス供給部から母材収容室に対して不活性ガスを光フ
ァイバ母材の外周に沿って上向きに流れるように供給し
、炉心管延長部の下には所定の間隔を隔てて不活性ガス
吹出し具を設け、該不活性ガス吹出し具から光フ１ アイμに沿って上向きに不活性ガスを供給する構造にし
たので、光ファイバ母材の温度の制御と炉心管に対する
大気の遮断とを両立させることができ、光ファイバの外
径変動を十分に抑制で′き、外径変動の小さい光ブアイ
バの製造を容易に行うことができる。特に、本発明では
炉心管内の母材収容室の下に、それより内径の小さい小
室を炉心管延長部により形成し、炉心管の下部から母材
収容室を経て上向きに□不活性ガスを流すようにしたの
１で、内径の小さい小室の存在により不活性ガスの消費
量を減らすことができ、また外気が下から侵入するのを
防止でき、且つ母材収゛容室内で下降ガス流と上昇ガス
流とがぶつかり合うめを避けることができる。また、炉
心管延長部の下に所定の間隔を隔て設けた不活性ガス吹
出し具合からの上向きの不活性ガスの吹出しによ□す、
小室から出た光ファイバが十分に固化するまで外気から
シールすることができる。更に、不活性ガス吹出し具を
炉心管延長部より下に設けることはより、小室から出る
不活性ガスとこの不活性ガス吹出し具から出２ る不活性ガスとの干渉を可及的に回避することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光ファイバ線引炉の一実施例の縦
断面図、第２図は第１図に示す線引炉内の各室の温度分
布図、第３図は本発明の線引炉で得られた光ファイバの
線径変化測定図、第４図（ａ）（ｂ）は従来の光ファイ
バ線引炉の２種の例の縦断面図、第５図は従来の線引炉
で得られた光ファイバの線径変化測定図である。 １・・・光ファイバ母材、ＩＡ・・・溶融部、２・・・
炉心管、３・・・ヒータ、４・・・炉体、５・・・光フ
ァイバ、７・・・下部不活性ガス供給部、８・・・炉心
管延長部、９・・・母材収容室、１０・・・小室、１１
・・・絞り部、１２・・・不活性ガス吹出し具。 第 ３ 図 特開平 １２６６３６　（５） 第 図 第５図 鋺 →時間 第 図 二ａ） （ｂ） ・薫１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上下方向を向いた炉心管内で光ファイバ母材の下部をヒ
   ータで加熱溶融させ、該光ファイバ母材の溶融部の下端
   から下向きに光ファイバを紡糸する光ファイバ線引炉に
   おいて、前記炉心管の下には炉心管延長部が設けられ、
   前記炉心管内には前記光ファイバ母材を収容する母材収
   容室が設けられ、前記炉心管延長部内には前記母材収容
   室に連通して該母材収容室の内径より内径が小径で且つ
   下端が下向きに開口された小室が設けられ、前記炉心管
   の下部には前記母材収容室に対して不活性ガスを前記光
   ファイバ母材の外周に沿って上向きに流すように供給す
   る下部不活性ガス供給部が設けられ、前記炉心管延長部
   の下には前記小室から出てくる前記光ファイバに沿って
   上向きに不活性ガスを吹出す不活性ガス吹出し具が前記
   炉心管延長部に対して所定の間隔を隔てて設けられてい
   ることを特徴とする光ファイバ線引炉。