JPH062603B2 - 光フアイバの製造方法および装置 - Google Patents

光フアイバの製造方法および装置

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JPH062603B2
JPH062603B2 JP60216119A JP21611985A JPH062603B2 JP H062603 B2 JPH062603 B2 JP H062603B2 JP 60216119 A JP60216119 A JP 60216119A JP 21611985 A JP21611985 A JP 21611985A JP H062603 B2 JPH062603 B2 JP H062603B2
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optical fiber
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伊知朗 吉田
茂 伊藤
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B37/10Non-chemical treatment
    • C03B37/14Re-forming fibres or filaments, i.e. changing their shape
    • C03B37/15Re-forming fibres or filaments, i.e. changing their shape with heat application, e.g. for making optical fibres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/027Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
    • C03B37/02718Thermal treatment of the fibre during the drawing process, e.g. cooling
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、光ファイバの製造方法および装置に関するも
のであり、特に放射線被曝下や水素雰囲気下での特性劣
化を最小限に抑える光ファイバを効率良く製造すること
ができる光ファイバの製造方法および装置に関するもの
である。
ただし、光ファイバ製造は、通常はプリフォームの製造
工程と、得られたプリフォームを線引きする工程の両方
を含めた意味であるが、本明細書においては、プリフォ
ームを線引きして光ファイバにする工程のみに限定して
使用することとする。
<従来の技術> 光ファイバは、銅線ケーブルに比べて小型・軽量・低伝
送損失、高帯域伝送が可能のため、従来の銅線ケーブル
に代って次第に通信路線に取り入れられてきている。
この従来の光ファイバの製造方法および装置は第2図に
示すように、移動装置3に固定したプリフォーム1を一
定速度で降下し、加熱溶融炉4でプリフォーム1の先端
を加熱軟化させて、キャプスタン6によりファイバ2に
延伸し、コーティングユニット5によりファイバ2に樹
脂を被覆し、これを巻取り装置7で巻取っている。第2
図中のキャプスタン6、線径測定器9、線径制御回路
8、などにより、ファイバ2を所定の張力で線引きする
線引き装置を構成しており、ファイバ2の線径は線径測
定器9と出力信号により、線径制御回路8で設定値と比
較し、その信号を制御信号としてキャプスタン6に送
り、ファイバ2に加える張力を制御し、一定線径となる
ように線引きしている。
このようにして製造された光ファイバは、γ線被曝下や
水素雰囲気下では、伝送損失が増大してしまう不都合を
生じている。なぜなら、プリフォームを線引きしてファ
イバを形成する際の温度や線引き速度等で、ファイバ中
に欠陥が生じてしまい、この欠陥がγ線や水素雰囲気等
で増大や変質等をすることにより、特定波長をより多く
吸収してしまうからである。
そこで、このような欠陥を減少させるため、ファイバを
線引きする時の引き落し率を小さくしたり、製造された
光ファイバを熱処理したりする方法が特開昭59-26939号
公報等で提案されている。
<発明が解決しようとする問題点> しかしながら、前述した特開昭59-26939号公報等で提案
された方法では、目的とする線径を得るために、多段階
の線引きをしなければならないので、非常に手間がかか
ってしまう。また、製造された光ファイバを200℃で
48時間もの長時間で熱処理しなければならないので、
被覆した樹脂を熱劣化させてしまう恐れがあると共に、
効率のよい生産は極めて困難となってしまう。
そこで、本発明は、このような光ファイバの製造方法の
問題点を解決するためになされたものであり、本発明
は、放射線被曝下や水素雰囲気下での特性劣化を最小限
に抑える光ファイバを効率良く製造することができる光
ファイバの製造方法および装置を提供するものである。
<問題点を解決するための手段> 本発明による光ファイバの製造方法は、加熱して軟化し
たプリフォームを線引きし、これにより形成されるファ
イバに樹脂を被覆するに先立ち、前記プリフォーム側ほ
ど高温となる温度勾配の熱を前記ファイバに与えること
を特徴とするものである。
また、本発明による光ファイバの製造装置は、プリフォ
ームの先端を加熱して軟化させる加熱溶融炉と、軟化し
た前記プリフォームの先端を所定の張力で線引きして所
定の線形のファイバを形成するファイバ線引き装置と、
前記加熱溶融炉と前記ファイバ線引き装置との間に設け
られ且つ前記ファイバに樹脂を被覆するコーティングユ
ニットと、前記加熱溶融炉と前記コーティングユニット
との間に線引き方向に沿って設けられ且つ前記加熱溶融
炉側ほど高温となる温度勾配の熱を前記ファイバに与え
る熱処理炉とを備えたことを特徴とするものである。
<作用> ファイバの温度が高くなると、ファイバ中で欠陥が熱的
に誘起されやすくなり、ファイバ中の欠陥が増加してし
まう。また、ファイバの冷却速度が速くなると、ファイ
バ中に生成した欠陥が急冷により凍結されてしまい、フ
ァイバ中の欠陥が増加してしまう。
つまり、熱処理温度が高い場合には、ファイバ中に凍結
された欠陥を解放する熱平衡状態へ近づくのは早いが、
この状態における欠陥数は多く、熱処理温度が低い場合
には、ファイバ中に凍結された欠陥を解放する熱平衡状
態へ近づくのは遅いが、この状態における欠陥数は少な
いのである。
このような挙動から、熱処理炉内でのファイバの欠陥密
度を熱力学的に数式化すると、 で表すことができる。ただし、 x:熱処理炉内でのファイバの位置(x≠x) x:熱処理炉の入口部分でのファイバの位置 x:熱処理炉の出口部分でのファイバの位置 T(x):ファイバの位置Xでのファイバの温度 T(x):熱処理炉の入口部分でのファイバの温度 T(x):熱処理炉の出口部分でのファイバの温度 n:線引き直後のファイバ中の欠陥密度 n(x):ファイバの位置xでのファイバ中の欠陥密度 n(x):熱処理炉の入口部分でのファイバ中の欠陥
密度 n(x):熱処理炉の出口部分でのファイバ中の欠陥
密度 N:線引き直後のファイバ中の欠陥密度と欠陥の前駆体
の密度との和 Ep:欠陥生成の活性化エネルギ Ed:欠陥消滅の活性化エネルギ K:ボルツマン定数 C:比例定数(C>0) である。
そこで、熱処理炉の出口部分での欠陥密度を n(X)>n(x)>n(x) …式(2) とするため、式(2)を式(1)に与えると、 T(x)>T(x)>T(x) …式(3) の条件が導き出される。
このようなことから、加熱して軟化したプリフォームを
線引きして形成したファイバにプリフォーム側ほど高温
となる温度勾配の熱を与えた後、樹脂を被覆することに
より、ファイバ中の欠陥を凍結状態から素早く解放して
温度勾配の変化に追随させながら減少させ、樹脂に熱を
与えることなく連続生産を行うことができるのである。
<実施例> 本発明の光ファイバの製造装置による一実施例の構成概
略を第1図に示し、同時に光ファイバの製造方法につい
て説明する。即ち、移動装置3に支持されたプリフォー
ム1の先端側には、プリフォーム1を加熱軟化させる加
熱溶融炉4が設けられ、この加熱溶融炉4の図中、下方
には、形成されたファイバ2に樹脂を被覆するコーティ
ングユニット5が設けられている。このコーティングユ
ニット5と加熱溶融炉4との間には、加熱溶融炉4側ほ
ど高温となる温度勾配の熱をファイバ2に与える熱処理
炉10が線引き方向に沿って設けられており、プリフォ
ーム1の材質や線引き速度等の諸条件を考慮し、前述し
た式(1)から求められる最適な条件の温度を設定するこ
とにより、ファイバ2中の欠陥を最小限に減少させるこ
とになっている。
このコーティングユニット5の図中、下方には、ファイ
バ2の線引き張力を調整して、ファイバ2の線径を所定
の大きさにするキャプスタン6が設けられ、このキャプ
スタン6の図中、右側には、樹脂を被覆したファイバ2
を巻取る巻取り装置7が設けられている。
前記キャプスタン6には、このキャプスタン6の線引き
張力を制御する線径制御回路8が電気的に接続され、こ
の線径制御回路8には、加熱溶融炉4と熱処理炉10と
の間に設けられて、生成するファイバ2の線径を測定す
る線径測定器9が電気的に接続されており、ファイバ2
が予め設定された線径となるように、線径測定器9で測
定したファイバ2の線径に基づいて、線径制御回路8が
キャプスタン6を制御してファイバ2の線引きに張力を
制御するようになっている。これらキャプスタン6及び
線径制御回路8及び線径測定器9などにより、ファイバ
2を所定の張力で線引きする線引き装置を構成してい
る。
従って、光ファイバを製造するには、プリフォーム1を
加熱溶融炉4で軟化して、キャプスタン6で線引き張力
を調整しながらファイバ2を形成し、このファイバ2を
熱処理炉10へ送り込むことにより、欠陥を減少させ、
次いで、コーティングユニット5で樹脂を被覆したもの
を、巻取り装置7で巻取っている。
ここで、本発明の光ファイバの製造方法および装置の効
果を確認するため、評価試験を行った。即ち、本発明の
光ファイバの製造装置に、コアには純性のシリカ、クラ
ッドにはフッ素を添加したシリカを用いたプリフォーム
を使用し、熱処理炉の炉長を約2mとすると共に、加熱
溶融炉側を約1900℃、コーティングユニット側を約
500℃となる線形の温度勾配分布に設定し、線引き速
度30m/minで光ファイバAを製造した。また、熱処
理を行わない以外は、光ファイバAと同様の条件で、光
ファイバBを製造した。
このように製造して得られたこれら二つの光ファイバ
に、それぞれ105R/hのγ線を1時間照射した後、
0.85μmの波長の損失量を測定した結果、光ファイ
バAは5dB/kmであるのに対し、光ファイバBは10dB
/kmであった。
よって、本発明による光ファイバAは、従来の光ファイ
バBよりも優れた低特性劣化を示す。
なお、本実施例の評価試験では、炉長が約2mの熱処理
炉を用いて、加熱溶融炉側を約1900℃、コーティングユ
ニット側を約500℃となる線形の温度勾配分布に設定し
たが、これに限らず、プリフォームの材質や線引き速度
等に応じて、炉長の長さや温度勾配分布を前述したよう
に最適な値となるように設定すれば良い。また、熱処理
炉とコーティングユニットとの間に、例えば、冷却用窒
素を吹き付けてファイバを冷却する冷却装置を設けても
良い。
<発明の効果> 本発明の光ファイバの製造方法および装置によると、線
引きして形成したファイバに樹脂を被覆する前にプリフ
ォーム側ほど高温となる温度勾配の熱を与えるため、樹
脂に熱を加えることなく、連続生産しながら、ファイバ
中に生成した欠陥を最小限に減少させるので、樹脂を熱
劣化させずに生産性を向上させると共に、製造された光
ファイバの放射線被曝下や水素雰囲気下での特性劣化を
最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例の光ファイバ製造装置の概略
構成図、第2図は従来の光ファイバ製造装置の概略構成
図である。 図面中、1…プリフォーム、 2…ファイバ、 3…移動装置、 4…溶融加熱炉、 5…コーティングユニット、 6…キャプスタン、 7…巻き取り装置、 8…線径制御回路、 9…線径測定器、 10…熱処理炉。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加熱して軟化したプリフォームを線引き
    し、これにより形成されるファイバに樹脂を被覆するに
    先立ち、前記プリフォーム側ほど高温となる温度勾配の
    熱を前記ファイバに与えることを特徴とする光ファイバ
    の製造方法。
  2. 【請求項2】プリフォームの先端を加熱して軟化させる
    加熱溶融炉と、軟化した前記プリフォームの先端を所定
    の張力で線引きして所定の線形のファイバを形成するフ
    ァイバ線引き装置と、前記加熱溶融炉と前記ファイバ線
    引き装置との間に設けられ且つ前記ファイバに樹脂を被
    覆するコーティングユニットと、前記加熱溶融炉と前記
    コーティングユニットとの間に線引き方向に沿って設け
    られ且つ前記加熱溶融炉側ほど高温となる温度勾配の熱
    を前記ファイバに与える熱処理炉とを備えたことを特徴
    とする光ファイバの製造装置。
JP60216119A 1985-10-01 1985-10-01 光フアイバの製造方法および装置 Expired - Lifetime JPH062603B2 (ja)

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JPS5926939A (ja) * 1982-08-07 1984-02-13 Dainichi Nippon Cables Ltd 耐放射線性光フアイバの製造方法
JPS60221337A (ja) * 1984-04-12 1985-11-06 Fujikura Ltd 光フアイバの製造方法

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