JPH07115878B2 - 大きな引張り力で延伸することによって機械抵抗の大きい光ファイバを製造する方法 - Google Patents
大きな引張り力で延伸することによって機械抵抗の大きい光ファイバを製造する方法Info
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- JPH07115878B2 JPH07115878B2 JP63312768A JP31276888A JPH07115878B2 JP H07115878 B2 JPH07115878 B2 JP H07115878B2 JP 63312768 A JP63312768 A JP 63312768A JP 31276888 A JP31276888 A JP 31276888A JP H07115878 B2 JPH07115878 B2 JP H07115878B2
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- C03B37/025—Manufacture 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
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- C03B37/02718—Thermal treatment of the fibre during the drawing process, e.g. cooling
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- C03B37/15—Re-forming fibres or filaments, i.e. changing their shape with heat application, e.g. for making optical fibres
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- C03B2205/40—Monitoring or regulating the draw tension or draw rate
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- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、機械抵抗の大きい光ファイバの製造に係わ
る。
る。
周知のように、通信用海底テーブルで使用するための光
ファイバは、例えば光を余り減衰させずに伝送する（ケ
ーブルの長さに沿って分配される中継器の数を少なくす
るため）と共に、大きな機械抵抗を有する（ケーブル敷
設船からの敷設作業を比較的容易にするため）ことが必
要である。
ファイバは、例えば光を余り減衰させずに伝送する（ケ
ーブルの長さに沿って分配される中継器の数を少なくす
るため）と共に、大きな機械抵抗を有する（ケーブル敷
設船からの敷設作業を比較的容易にするため）ことが必
要である。
このような用途で使用するために現在製造されている光
ファイバは、赤外光を伝送すべくコア及びクラッドのガ
ラスがほぼ純粋な石英（シリカ）からなるモノモードフ
ァイバである。この種の光ファイバはコアの直径が約10
μｍ、シリカの合計直径が125μｍである。
ファイバは、赤外光を伝送すべくコア及びクラッドのガ
ラスがほぼ純粋な石英（シリカ）からなるモノモードフ
ァイバである。この種の光ファイバはコアの直径が約10
μｍ、シリカの合計直径が125μｍである。
この種のファイバは通常、連続的線引き操作、即ちプレ
フォームを軟化点Tgより高い温度に加熱し、線引き引張
り力と称する適当な引張り力の作用下で粘弾性変形を伴
いながら延伸する連続的操作によって製造される。前記
プレフォームは、半径に応じた適当な内部組成の法則を
もつシリカの円筒体からなる。線引き操作の速度は所望
の最終直径が得られるように制御される。
フォームを軟化点Tgより高い温度に加熱し、線引き引張
り力と称する適当な引張り力の作用下で粘弾性変形を伴
いながら延伸する連続的操作によって製造される。前記
プレフォームは、半径に応じた適当な内部組成の法則を
もつシリカの円筒体からなる。線引き操作の速度は所望
の最終直径が得られるように制御される。
この線引き操作の後には、ファイバを有機保護被覆で覆
うための連続的被覆操作が実施される。この被覆にはシ
リカの軟化点のような高温に対する耐性はない。この被
覆は長手方向引張り応力に対するファイバの耐性には少
ししか寄与せず、ファイバが伸長し且つ前記引張り応力
の存在下で強く引張られるのを回避させることはできな
い。但し、この被覆は危険な屈曲を防止し、且つ機械的
及び化学的攻撃作用からファイバを効果的に保護するこ
とはできる。前記線引き引張り力はこの被覆を介してフ
ァイバに作用する。より正確には、前記引張り力は被覆
ファイバ即ち前記保護被覆を備えたファイバを巻取るべ
く軸を中心に回転するキャプスタンによって加えられ
る。
うための連続的被覆操作が実施される。この被覆にはシ
リカの軟化点のような高温に対する耐性はない。この被
覆は長手方向引張り応力に対するファイバの耐性には少
ししか寄与せず、ファイバが伸長し且つ前記引張り応力
の存在下で強く引張られるのを回避させることはできな
い。但し、この被覆は危険な屈曲を防止し、且つ機械的
及び化学的攻撃作用からファイバを効果的に保護するこ
とはできる。前記線引き引張り力はこの被覆を介してフ
ァイバに作用する。より正確には、前記引張り力は被覆
ファイバ即ち前記保護被覆を備えたファイバを巻取るべ
く軸を中心に回転するキャプスタンによって加えられ
る。
単一モードシリカファイバの製造に使用される線引き引
張り力は一般に小さく、例えば約0.1Nである。周知のよ
うに、或る種のファイバの光学的品質（即ち損失を余り
伴わずに光を伝搬する特性）は線引き引張り力を例えば
約1.04Nに上げることによって改善できる。この効果は
特に、コアに大量のゲルマニウムをドープしたファイバ
で顕著に見られるう。但し残念なことに、線引き引張り
力を上げるとファイバの機械抵抗は明らかに低下する。
より正確には、試験片を1.5％の延び率でテストする
と、表面の微小亀裂に起因する破損の発生頻度が10km当
たり0.3個の破損箇所から10km当たり１個の破損箇所に
増加する。
張り力は一般に小さく、例えば約0.1Nである。周知のよ
うに、或る種のファイバの光学的品質（即ち損失を余り
伴わずに光を伝搬する特性）は線引き引張り力を例えば
約1.04Nに上げることによって改善できる。この効果は
特に、コアに大量のゲルマニウムをドープしたファイバ
で顕著に見られるう。但し残念なことに、線引き引張り
力を上げるとファイバの機械抵抗は明らかに低下する。
より正確には、試験片を1.5％の延び率でテストする
と、表面の微小亀裂に起因する破損の発生頻度が10km当
たり0.3個の破損箇所から10km当たり１個の破損箇所に
増加する。
改良された公知の方法の１つでは、表面の微小亀裂に起
因する破損の発生率を低下させるために、線引き操作に
かけるべきプレフォームの側面を加熱研磨と称する処理
にかける。周知のように、ファイバの側面はこのプレフ
ォームの初期側面から形成される。従って、最終表面の
欠陥はこの初期表面の欠陥に起因すると考えられる。し
かるに、これも周知のことながら、ファイバの破断につ
ながる亀裂はこれらの最終表面欠陥を介して伝搬するこ
とが最も多い。
因する破損の発生率を低下させるために、線引き操作に
かけるべきプレフォームの側面を加熱研磨と称する処理
にかける。周知のように、ファイバの側面はこのプレフ
ォームの初期側面から形成される。従って、最終表面の
欠陥はこの初期表面の欠陥に起因すると考えられる。し
かるに、これも周知のことながら、ファイバの破断につ
ながる亀裂はこれらの最終表面欠陥を介して伝搬するこ
とが最も多い。
前記加熱研磨は、線引き操作の前にプレフォームの表面
を軟化点より高い温度に短時間加熱して薄い表面層を実
質的に融解し、且つその一部分を蒸発させることからな
る。この処理の前に観察できた表面の微小亀裂は、この
処理の後では観察されなくなる。
を軟化点より高い温度に短時間加熱して薄い表面層を実
質的に融解し、且つその一部分を蒸発させることからな
る。この処理の前に観察できた表面の微小亀裂は、この
処理の後では観察されなくなる。
このような表面処理は、例えばJ.V.BONIORT,J.LEBOUCQ,
P.BACLE,E.EINAUDO著“Improvement of optical fiber
strength for submarine cables",SPIE Vol.584 OPTICA
L FIBER CHARACTE−RISTICS AND STANDARD（1985）に記
述されている。
P.BACLE,E.EINAUDO著“Improvement of optical fiber
strength for submarine cables",SPIE Vol.584 OPTICA
L FIBER CHARACTE−RISTICS AND STANDARD（1985）に記
述されている。
この表面処理は多くの場合、使用中のファイバの破損発
生率を大幅に低下させる。しかしながら残念なことに、
線引き引張り力を前述のごとく増大させると、前記表面
処理を行ってもファイバ破損率は低下しない。
生率を大幅に低下させる。しかしながら残念なことに、
線引き引張り力を前述のごとく増大させると、前記表面
処理を行ってもファイバ破損率は低下しない。
改良された別の公知の方法では、前記破損率を低下させ
るために、プレフォームの表面層に酸化チタンをドープ
する。このようなドーピング処理を行うとシリカの熱膨
張率が低下する。この熱膨張率は酸化チタンの含量を５
モル％にするとゼロになり、それより多い含量では負に
なる。ファイバを冷却すると、ドーピング処理した前記
表面層よりその下のシリカの方が大きく収縮する。従っ
て前記表面層にはファイバの断面の残りの部分によって
常に圧縮応力が加えられることになり、ファイバは恒常
的残留引張り応力に耐えることになる。表面層の前記恒
常的圧縮応力は、酸化チタン含量が５％の場合で約35MP
aに達し得る。この応力は前記表面層で亀裂が伝搬する
危険を低減せしめ、従って表面亀裂に起因するファイバ
破断の危険性も減少させる。前記圧縮応力はより特性的
には、ファイバの耐疲労性を向上させる。即ち、恒常的
に引張られるファイバの機械抵抗の経時的低下を減少さ
せる。しかしながら、ファイバを約0.1％／分を越える
速度で延伸した場合には、前述のような改善と引き換え
に初期の機械抵抗が低下する。また、このような表面層
のドーピングは余計な製造操作を必要とするため最終製
品のコストが高くなる。
るために、プレフォームの表面層に酸化チタンをドープ
する。このようなドーピング処理を行うとシリカの熱膨
張率が低下する。この熱膨張率は酸化チタンの含量を５
モル％にするとゼロになり、それより多い含量では負に
なる。ファイバを冷却すると、ドーピング処理した前記
表面層よりその下のシリカの方が大きく収縮する。従っ
て前記表面層にはファイバの断面の残りの部分によって
常に圧縮応力が加えられることになり、ファイバは恒常
的残留引張り応力に耐えることになる。表面層の前記恒
常的圧縮応力は、酸化チタン含量が５％の場合で約35MP
aに達し得る。この応力は前記表面層で亀裂が伝搬する
危険を低減せしめ、従って表面亀裂に起因するファイバ
破断の危険性も減少させる。前記圧縮応力はより特性的
には、ファイバの耐疲労性を向上させる。即ち、恒常的
に引張られるファイバの機械抵抗の経時的低下を減少さ
せる。しかしながら、ファイバを約0.1％／分を越える
速度で延伸した場合には、前述のような改善と引き換え
に初期の機械抵抗が低下する。また、このような表面層
のドーピングは余計な製造操作を必要とするため最終製
品のコストが高くなる。
プレフォームの表面の前記ドーピング処理の利点は、19
87年３月16日〜19日に開催されたMFOCWASHINGTON会議で
J.E.Ritter、J.D.HELFINSTINEが発表した“O.V.D.Proce
ss Modification for Improved Optical Fiber Strengt
h Reliability"に記述されている。
87年３月16日〜19日に開催されたMFOCWASHINGTON会議で
J.E.Ritter、J.D.HELFINSTINEが発表した“O.V.D.Proce
ss Modification for Improved Optical Fiber Strengt
h Reliability"に記述されている。
本発明の主な目的は、引張り応力及び／又は屈曲応力の
存在下でガラスファイバが破断する危険を減少させるこ
とにある。
存在下でガラスファイバが破断する危険を減少させるこ
とにある。
本発明はより特定的には、シリカガラス光ファイバを大
きな線引き引張り力を用いて製造した場合の前記危険性
を低下させることを目的とする。
きな線引き引張り力を用いて製造した場合の前記危険性
を低下させることを目的とする。
本発明はまた、前述のごとく製造される特に単一モード
の光ファイバの光伝送特性を改善し且つ使用時の破断の
危険性を低下させることも目的とする。
の光ファイバの光伝送特性を改善し且つ使用時の破断の
危険性を低下させることも目的とする。
本発明では前記目的を簡単、確実且つ低コストの方法で
達成する。
達成する。
本発明は特定的には、延伸によって光ファイバを製造す
る方法に係わる。この方法は、ガラスからなり且つ有機
保護被覆で包囲されたファイバを製造するためのもので
ある。前記ファイバは軸と外側半径とファイバの長さに
沿って均一な組成とを有し、前記組成はファイバ内部で
は各点の組成とこの点の相対的半径とを関係付ける内部
組成の法則に従う。各点の相対的半径は当該点からファ
イバの軸までの間の測定距離を前記外側半径に対比させ
て示したものである。本発明の製造方法は下記の操作ス
テップを含む： − 製造すべきファイバと同じ内部組成の法則を有する
と共にファイバの外側半径より大きい初期外側半径を有
するプレフォームを形成し、 − 連続的線引き操作、即ち ・ 前記プレフォームの長さの先端部分を加熱し、前記
プレフォームを軟化させて粘弾性体にし、 ・ 前記粘弾性体のガラスが前記内部組成の法則を維持
しながら延伸ゾーンで延伸され、その結果当該ガラス体
の外側半径がファイバの前記外側半径と同じになるまて
漸減するように、十分大きな長手方向線引き引張り力を
前記粘弾性体に加えて前記ファイバを形成せしめ、 ・ 前記延伸ゾーンに続く表面凝固ゾーンで前記ガラス
がその断面の十分に大きい部分にわたって凝固し、その
結果、外側半径がファイバの前記外側半径と同じになっ
た時点で、前記凝固部分が前記線引き引張り力に対して
弾性的耐性を示すことになるように、前記延伸ゾーンで
前記ガラスを表面から徐冷し、 ・ このようにして形成したファイバを補足的冷却ゾー
ンで更に冷却して該ファイバのガラスを完全に凝固させ
る ことからなる操作を実施し、 − この線引き操作に次いで、前記補足的冷却ゾーンの
下流にある被覆ゾーンで被覆操作、即ち前記線引き操作
の結果得られたファイバの表面を保護すべくファイバの
周囲に前記保護被覆を具備する操作を行う。
る方法に係わる。この方法は、ガラスからなり且つ有機
保護被覆で包囲されたファイバを製造するためのもので
ある。前記ファイバは軸と外側半径とファイバの長さに
沿って均一な組成とを有し、前記組成はファイバ内部で
は各点の組成とこの点の相対的半径とを関係付ける内部
組成の法則に従う。各点の相対的半径は当該点からファ
イバの軸までの間の測定距離を前記外側半径に対比させ
て示したものである。本発明の製造方法は下記の操作ス
テップを含む： − 製造すべきファイバと同じ内部組成の法則を有する
と共にファイバの外側半径より大きい初期外側半径を有
するプレフォームを形成し、 − 連続的線引き操作、即ち ・ 前記プレフォームの長さの先端部分を加熱し、前記
プレフォームを軟化させて粘弾性体にし、 ・ 前記粘弾性体のガラスが前記内部組成の法則を維持
しながら延伸ゾーンで延伸され、その結果当該ガラス体
の外側半径がファイバの前記外側半径と同じになるまて
漸減するように、十分大きな長手方向線引き引張り力を
前記粘弾性体に加えて前記ファイバを形成せしめ、 ・ 前記延伸ゾーンに続く表面凝固ゾーンで前記ガラス
がその断面の十分に大きい部分にわたって凝固し、その
結果、外側半径がファイバの前記外側半径と同じになっ
た時点で、前記凝固部分が前記線引き引張り力に対して
弾性的耐性を示すことになるように、前記延伸ゾーンで
前記ガラスを表面から徐冷し、 ・ このようにして形成したファイバを補足的冷却ゾー
ンで更に冷却して該ファイバのガラスを完全に凝固させ
る ことからなる操作を実施し、 − この線引き操作に次いで、前記補足的冷却ゾーンの
下流にある被覆ゾーンで被覆操作、即ち前記線引き操作
の結果得られたファイバの表面を保護すべくファイバの
周囲に前記保護被覆を具備する操作を行う。
前記線引き引張り力は、前記被覆ゾーンの下流にある引
張りゾーンで前記保護被覆を介して前記粘弾性体及び前
記ファイバに作用する。
張りゾーンで前記保護被覆を介して前記粘弾性体及び前
記ファイバに作用する。
この製造方法がさらに、 前記線引き操作の間に前記補足的冷却ゾーンと被覆ゾー
ンとの間の再加熱ゾーンで引張り力を作用させながら平
均５μｍから10μｍの厚さにわたって表面を加熱するス
テップであって、その間、0.4Nから1.4Nの引張り力で引
張ったファイバの外面を、このファイバの表面層が軟化
してその結果前記線引き操作によって発生し得る表面の
微小亀裂が消滅するように十分に加熱し、加熱の期間
は、ファイバの断面の前記表面層を除く軸の廻りの大部
分が固体状態を維持し且つ前記線引き引張り力に対して
弾性的耐性を示す程度に十分に短くするステップと、 前記再加熱ゾーンと前記被覆ゾーンとの間の第２の冷却
ゾーンにおいて前記表面層を冷却して、前記軸の廻りの
大部分を線引き引張り力によって引張り続ける一方で前
記表面層を凝固させるステップと、 前記表面層が凝固した後に、前記引張りゾーンの下流で
前記引張り力を開始して、軸の廻りの大部分が恒常的残
留引張り力を保持し、その結果凝固した前記表面層に恒
常的圧縮力が加えられるようにするステップとを含むこ
とを特徴とする。
ンとの間の再加熱ゾーンで引張り力を作用させながら平
均５μｍから10μｍの厚さにわたって表面を加熱するス
テップであって、その間、0.4Nから1.4Nの引張り力で引
張ったファイバの外面を、このファイバの表面層が軟化
してその結果前記線引き操作によって発生し得る表面の
微小亀裂が消滅するように十分に加熱し、加熱の期間
は、ファイバの断面の前記表面層を除く軸の廻りの大部
分が固体状態を維持し且つ前記線引き引張り力に対して
弾性的耐性を示す程度に十分に短くするステップと、 前記再加熱ゾーンと前記被覆ゾーンとの間の第２の冷却
ゾーンにおいて前記表面層を冷却して、前記軸の廻りの
大部分を線引き引張り力によって引張り続ける一方で前
記表面層を凝固させるステップと、 前記表面層が凝固した後に、前記引張りゾーンの下流で
前記引張り力を開始して、軸の廻りの大部分が恒常的残
留引張り力を保持し、その結果凝固した前記表面層に恒
常的圧縮力が加えられるようにするステップとを含むこ
とを特徴とする。
本発明は特に、外径125μｍのシリカガラス光ファイバ
を、裸ファイバに関する測定値で約60〜140gの線引き引
張り力を用いて製造する場合に適当される。
を、裸ファイバに関する測定値で約60〜140gの線引き引
張り力を用いて製造する場合に適当される。
その場合、引張り力を作用させながら行う前記再加熱処
理では、夫々５／分及び10／分の酸素及び水素流量
で機能する再加熱トーチを用いて必要な加熱エネルギを
ファイバに作用させることができる。このエネルギは、
別の任意の加熱手段、例えば電気アーク、CO2レーザ等
によって得るようにしてもよい。
理では、夫々５／分及び10／分の酸素及び水素流量
で機能する再加熱トーチを用いて必要な加熱エネルギを
ファイバに作用させることができる。このエネルギは、
別の任意の加熱手段、例えば電気アーク、CO2レーザ等
によって得るようにしてもよい。
作用させるエネルギの量は加熱ゾーンの高さ及び線引き
速度に応じて異なる。
速度に応じて異なる。
以下、添付図面に基づき非限定的具体例を挙げて本発明
をより詳細に説明する。尚、該具体例で使用する部材は
本発明の範囲内で同じ機能を果たす別の部材に代えるこ
とができると理解されたい。また、図面を通して同一部
材には同一符号を付した。
をより詳細に説明する。尚、該具体例で使用する部材は
本発明の範囲内で同じ機能を果たす別の部材に代えるこ
とができると理解されたい。また、図面を通して同一部
材には同一符号を付した。
第１図ではプレフォーム１が線引き塔12の上方部分に縦
に配置されている。このプレフォームの下端は線引き炉
の中にある。このプレフォームの上端は保持部材10で保
持されている。前記保持部材は線引き操作の間にプレフ
ォームの長さが短くなるにつれて下降する。これは、プ
レフォームの下端を炉２内の一定の高さに維持しておく
ためである。
に配置されている。このプレフォームの下端は線引き炉
の中にある。このプレフォームの上端は保持部材10で保
持されている。前記保持部材は線引き操作の間にプレフ
ォームの長さが短くなるにつれて下降する。これは、プ
レフォームの下端を炉２内の一定の高さに維持しておく
ためである。
炉２は前記下端を加熱して前記粘弾性体20を形成せしめ
る。光ファイバＦはこの粘弾性体から形成される。塔12
の底部ではキャプスタン６によって既に形成された断片
に引張り力が加えられるため、前記粘弾性体からファイ
バの新たな断片が連続的に形成される。前記キャプスタ
ンは、前記線引き引張り力を決定し且つ所望のファイバ
直径が得られるように制御される速度でファイバを引張
る。尚、前記直径はファイバの前記外側半径の２倍に等
しい。
る。光ファイバＦはこの粘弾性体から形成される。塔12
の底部ではキャプスタン６によって既に形成された断片
に引張り力が加えられるため、前記粘弾性体からファイ
バの新たな断片が連続的に形成される。前記キャプスタ
ンは、前記線引き引張り力を決定し且つ所望のファイバ
直径が得られるように制御される速度でファイバを引張
る。尚、前記直径はファイバの前記外側半径の２倍に等
しい。
前記速度の制御は特に、炉２の出口側でファイバがコア
まで凝固するゾーンの中に配置された直径測定センサ３
を介して実施される。前記塔は、ここには図示しないが
他にも様々な制御システムを含む。
まで凝固するゾーンの中に配置された直径測定センサ３
を介して実施される。前記塔は、ここには図示しないが
他にも様々な制御システムを含む。
ファイバはセンサ３を通過すると更に冷却され（例えば
約200℃に）、その後再加熱トーチ14に到達する。この
トーチは前述のごとく引張り力の存在下でファイバの表
面を加熱し、局部的に軟化表面層を形成せしめる（第２
図参照）。
約200℃に）、その後再加熱トーチ14に到達する。この
トーチは前述のごとく引張り力の存在下でファイバの表
面を加熱し、局部的に軟化表面層を形成せしめる（第２
図参照）。
ファイバは次いで被覆装置４に到達する。この装置で
は、ファイバの周りにプラスチック材料がコーティング
され、このようにしてファイバの表面にデポジットした
プラスチック材料を架橋すべく紫外線照射が行われ、そ
の結果有機保護被覆16（第２図参照）が形成される。
は、ファイバの周りにプラスチック材料がコーティング
され、このようにしてファイバの表面にデポジットした
プラスチック材料を架橋すべく紫外線照射が行われ、そ
の結果有機保護被覆16（第２図参照）が形成される。
被覆で覆われたファイバFGは引張り力測定装置５を通っ
てキャプスタン６に到達する。このキャプスタンは、前
記線引き引張り力が保持装置10と該キャプスタンとの間
に漲るように、前記引張り力をファイバに加える。
てキャプスタン６に到達する。このキャプスタンは、前
記線引き引張り力が保持装置10と該キャプスタンとの間
に漲るように、前記引張り力をファイバに加える。
キャプスタン６は被覆ファイバを巻取り及び貯蔵ドラム
18方向に送る。このドラムはファイバに巻取り引張り力
を加えるが、この引張り力は僅かなものであり、後述の
ように無視できるとみなされる。
18方向に送る。このドラムはファイバに巻取り引張り力
を加えるが、この引張り力は僅かなものであり、後述の
ように無視できるとみなされる。
第２図に示すように粘弾性体20は軸線Ａを有する。この
粘弾性体は「線引き円錐体（ｃne de fibrage）」と
称されることもある。この粘弾性体は周縁にドーピング
されていない外側シリカ層22を含む。この層は、複数の
連続的内部層をデポジットし且つ軸線方向の残留空間を
無くすために直径収縮処理にかけることによってプレフ
ォーム１状に形成された支持管の変形の結果生じたもの
である。粘弾性体20は、後で製造すべきファイバのクラ
ッドとコアが形成されるように、前記内部組成の法則に
従って種々の方法でドーピングされたシリカ構成の軸線
方向部分24を層22の内側で軸線Ａの周りに含む。この軸
線方向部分は、前記支持管の内面に先にデポジットした
内部層の変形の結果生じたものである。この部分24のシ
リカはドーピングされているため、軟化温度Tgが外側層
22の軟化点より約100℃〜200℃低い。粘弾性体20の温度
はこれら２つの温度より高いため材料が軟化して粘弾性
性状を示すようになる。
粘弾性体は「線引き円錐体（ｃne de fibrage）」と
称されることもある。この粘弾性体は周縁にドーピング
されていない外側シリカ層22を含む。この層は、複数の
連続的内部層をデポジットし且つ軸線方向の残留空間を
無くすために直径収縮処理にかけることによってプレフ
ォーム１状に形成された支持管の変形の結果生じたもの
である。粘弾性体20は、後で製造すべきファイバのクラ
ッドとコアが形成されるように、前記内部組成の法則に
従って種々の方法でドーピングされたシリカ構成の軸線
方向部分24を層22の内側で軸線Ａの周りに含む。この軸
線方向部分は、前記支持管の内面に先にデポジットした
内部層の変形の結果生じたものである。この部分24のシ
リカはドーピングされているため、軟化温度Tgが外側層
22の軟化点より約100℃〜200℃低い。粘弾性体20の温度
はこれら２つの温度より高いため材料が軟化して粘弾性
性状を示すようになる。
この性状を示す材料部分を小さな点々を付けて示した。
線26は粘弾性体20の下方部に位置する転移面を表してい
る。この転移面は、材料が表面から冷却されたために有
効温度が軟化点より下がったという理由で、この転移面
の片側では材料が軟化して前記粘弾性性状を示し、反対
側（下側又は軸線Ａに対してより遠い方）では材料が凝
固して弾性性状を示すような面である。断面S1では有効
温度がドーピングされていないシリカの軟化点とドーピ
ングされたシリカの軟化点との間の値を有するため、外
側層が弾性性状を示し軸線方向部分が粘弾性性状を示
す。これに対し、それより下の断面S1′では材料が完全
に凝固している。それより下の断面、即ち第１図の再加
熱トーチ14のすぐ下のレベルの断面S2では表面層28が軟
化している。即ち引張り力の存在下で行われた前記再加
熱処理に起因して粘弾性性状を示すようになっている。
線26は粘弾性体20の下方部に位置する転移面を表してい
る。この転移面は、材料が表面から冷却されたために有
効温度が軟化点より下がったという理由で、この転移面
の片側では材料が軟化して前記粘弾性性状を示し、反対
側（下側又は軸線Ａに対してより遠い方）では材料が凝
固して弾性性状を示すような面である。断面S1では有効
温度がドーピングされていないシリカの軟化点とドーピ
ングされたシリカの軟化点との間の値を有するため、外
側層が弾性性状を示し軸線方向部分が粘弾性性状を示
す。これに対し、それより下の断面S1′では材料が完全
に凝固している。それより下の断面、即ち第１図の再加
熱トーチ14のすぐ下のレベルの断面S2では表面層28が軟
化している。即ち引張り力の存在下で行われた前記再加
熱処理に起因して粘弾性性状を示すようになっている。
第２図にはキャプスタン６のすぐ前及び後の断面S2′及
びS3、延伸ゾーンZ1、表面凝固ゾーンZ2、補足的冷却ゾ
ーンZ3、トーチ14レベルの再加熱ゾーン24及び被覆装置
５レベルの被覆ゾーンZ5も示されている。
びS3、延伸ゾーンZ1、表面凝固ゾーンZ2、補足的冷却ゾ
ーンZ3、トーチ14レベルの再加熱ゾーン24及び被覆装置
５レベルの被覆ゾーンZ5も示されている。
第３図は層22の非ドーピングシリカの長手方向圧縮応力
及び伸長応力を夫々座標軸OC及びOEで示し、ファイバの
軸線Ａからの半径を座標軸ORで示している。実線のグラ
フC1、点線のグラフC2及び鎖線のグラフC3は夫々、断面
S1及びS1′、断面S2及びS2′並びに断面S3における非ド
ーピングシリカの長手方向応力の変化を明らかに示して
いる。
及び伸長応力を夫々座標軸OC及びOEで示し、ファイバの
軸線Ａからの半径を座標軸ORで示している。実線のグラ
フC1、点線のグラフC2及び鎖線のグラフC3は夫々、断面
S1及びS1′、断面S2及びS2′並びに断面S3における非ド
ーピングシリカの長手方向応力の変化を明らかに示して
いる。
断面S1では非ドーピングシリカがほぼTf/Sに等しい応力
の下で凝固する。Tfは線引き引張り力、Ｓは非ドーピン
グシリカの断面積である。ドーピングしたシリカからな
る前記軸線方向部分はその軟化点より高い温度を有し、
応力が作用し得ない。断面S1′ではこのドーピングシリ
カが応力ゼロで凝固し、応力分布に変化はない。
の下で凝固する。Tfは線引き引張り力、Ｓは非ドーピン
グシリカの断面積である。ドーピングしたシリカからな
る前記軸線方向部分はその軟化点より高い温度を有し、
応力が作用し得ない。断面S1′ではこのドーピングシリ
カが応力ゼロで凝固し、応力分布に変化はない。
断面S2ではシリカ表面層28の軟化によってこの層の応力
が緩和され、線引き引張り力を受けるシリカの断面積が
小さくなる。固体状態を維持する前記大半の軸線方向部
分30の伸長応力は軟化シリカの厚さが大きくなればなる
ほど増加する。断面S2′では表面層28が応力ゼロで凝固
し、応力分布は変化しない。
が緩和され、線引き引張り力を受けるシリカの断面積が
小さくなる。固体状態を維持する前記大半の軸線方向部
分30の伸長応力は軟化シリカの厚さが大きくなればなる
ほど増加する。断面S2′では表面層28が応力ゼロで凝固
し、応力分布は変化しない。
断面S3では、キャプスタン６を通過して線引き引張り力
が消滅するために応力全体に変化が生じる。即ち、前記
大半の軸線方向部分30の伸長応力が減少し、層28の冷却
の結果生じた表面凝固層に圧縮応力が生じる。この圧縮
応力は線引き引張り力が大きければ大きいほど大きい。
が消滅するために応力全体に変化が生じる。即ち、前記
大半の軸線方向部分30の伸長応力が減少し、層28の冷却
の結果生じた表面凝固層に圧縮応力が生じる。この圧縮
応力は線引き引張り力が大きければ大きいほど大きい。
本願発明の「大きな引張り力で延伸することによって機
械抵抗の大きい光ファイバを製造する方法」は、ファイ
バの表面層だけが再加熱されるため、ファイバの軸の廻
りの大部分が常に固体のままであるので、ファイバ自身
が弾性的にファイバ引張り力に耐えることができる。し
たがって、高い引張り力で引張ることができ、機械的特
性を低下させることなく、良好な光学的特性を持った光
ファイバを得ることができる。他方、引張りゾーンの下
流で引張り力を開放して、軸の廻りの大部分が恒常的残
留引張り力を保持し、その結果凝固した表面層に恒常的
圧縮力が加えられるようにし、その恒常的な圧縮力によ
ってファイバ表面の亀裂の伝搬が減少し、ファイバの破
損の危険が減少する。
械抵抗の大きい光ファイバを製造する方法」は、ファイ
バの表面層だけが再加熱されるため、ファイバの軸の廻
りの大部分が常に固体のままであるので、ファイバ自身
が弾性的にファイバ引張り力に耐えることができる。し
たがって、高い引張り力で引張ることができ、機械的特
性を低下させることなく、良好な光学的特性を持った光
ファイバを得ることができる。他方、引張りゾーンの下
流で引張り力を開放して、軸の廻りの大部分が恒常的残
留引張り力を保持し、その結果凝固した表面層に恒常的
圧縮力が加えられるようにし、その恒常的な圧縮力によ
ってファイバ表面の亀裂の伝搬が減少し、ファイバの破
損の危険が減少する。
第１図は本発明の方法を実施するのに使用される線引き
塔の簡略説明図、第２図は線引き中のプレフォームの先
端の粘弾性体の端部と、第１図の塔で前記粘弾性体から
形成されたファイバの２つの断片とを軸線方向断面で示
す説明図、第３図は前記ファイバの軸線からの半径に応
じた前記ファイバの長手方向応力の変化を、このファイ
バの長さに沿った複数の断面で取り出して示すグラフで
ある。 １……プレフォーム、Ｆ……ファイバ、６……キャプス
タン、12……線引き塔、20……粘弾性体。
塔の簡略説明図、第２図は線引き中のプレフォームの先
端の粘弾性体の端部と、第１図の塔で前記粘弾性体から
形成されたファイバの２つの断片とを軸線方向断面で示
す説明図、第３図は前記ファイバの軸線からの半径に応
じた前記ファイバの長手方向応力の変化を、このファイ
バの長さに沿った複数の断面で取り出して示すグラフで
ある。 １……プレフォーム、Ｆ……ファイバ、６……キャプス
タン、12……線引き塔、20……粘弾性体。
Claims (1)
- 【請求項１】有機保護被覆で包囲されたガラスのファイ
バを製造するのに使用するための延伸による光ファイバ
製造方法であって、前記ファイバは軸線と外側半径とフ
ァイバの長さに沿って均一な組成とを有し、前記組成は
ファイバ内部では各点の組成とこの点の相対的半径とを
関係付ける内部組成の法則に従い、総ての点の相対的半
径は、当該点からファイバの軸までの間の測定距離を前
記外側半径に対比させて示したものであり、 この製造方法は、 − 製造すべきファイバと同じ内部組成の法則を有する
と共にファイバの外側半径より大きい初期外側半径を有
するプレフォームを形成し、 − 連続的線引き操作、即ち ・ 前記プレフォームの長さの先端部分を加熱し、前記
プレフォームを軟化させて粘弾性体（20）にし、・ 前
記粘弾性体のガラスが前記内部組成の法則を維持しなが
ら延伸ゾーン（Z1）で延伸され、その結果当該ガラス体
の外側半径がファイバの前記外側半径と同じになるまで
漸減するように、十分大きい長手方向線引き引張り力を
前記粘弾性体に加えて前記ファイバを形成せしめ、 ・ 前記延伸ゾーンの端に位置する表面凝固ゾーン（Z
2）で前記ガラスがその断面の十分に大きい部分にわた
って凝固し、その結果、外側半径がファイバの前記外側
半径と同じになった時点で、前記凝固部分が前記線引き
引張り力に対して弾性的耐性を示すことになるように、
前記延伸ゾーンで前記ガラスを表面から徐冷し、 ・ このようにして形成したファイバを補足的冷却ゾー
ン（Z3）で更に冷却して該ファイバのガラスを完全に凝
固させる ことからなる操作を実施し、 − この線引き操作に次いで、前記補足的冷却ゾーンの
下流にある被覆ゾーン（Z5）で被覆操作、即ち前記線引
き操作の結果得られたファイバの表面を保護すべくファ
イバの周囲に前記保護被覆を具備する操作を行う諸ステ
ップを含み、前記線引き引張り力が前記被覆ゾーンの下
流にある引張りゾーンで前記保護被覆を介して前記粘弾
性体及び前記ファイバに作用し、この製造方法が更に、 前記線引き操作の間に前記補足的冷却ゾーンと前記被覆
ゾーンとの間の再加熱ゾーン（Z4）で引張り力を作用さ
せながら平均５μｍから10μｍの厚さにわたって表面を
加熱するステップであって、その間、0.4Nから1.4Nの引
張り力で引っ張ったファイバ（Ｆ）の外面を、このファ
イバの表面層（28）が軟化してその結果前記線引き操作
によって発生し得る表面の微小亀裂が消滅するように十
分に加熱し、加熱の期間は、ファイバの断面の前記表面
層を除く軸の廻りの大部分（30）が固体状態を維持し且
つ前記線引き引張り力に対して弾性的耐性を示す程度に
十分に短くするステップと、 前記再加熱ゾーンと前記被覆ゾーンとの間の第２の冷却
ゾーンにおいて前記表面層を冷却して、前記軸の廻りの
大部分を線引き引張り力によって引張り続ける一方で前
記表面層を凝固させるステップと、 前記表面層が凝固した後に、前記引張りゾーンの下流で
前記引張り力を開放して、軸の廻りの大部分が恒常的残
留引張り力を保持し、その結果凝固した前記表面層に恒
常的圧縮力が加えられるようにするステップとを含むこ
とを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8717220A FR2624502B1 (fr) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | Procede de fabrication de fibre optique a resistance mecanique elevee par etirage sous forte tension |
| FR8717220 | 1987-12-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01301531A JPH01301531A (ja) | 1989-12-05 |
| JPH07115878B2 true JPH07115878B2 (ja) | 1995-12-13 |
Family
ID=9357727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63312768A Expired - Lifetime JPH07115878B2 (ja) | 1987-12-10 | 1988-12-09 | 大きな引張り力で延伸することによって機械抵抗の大きい光ファイバを製造する方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4874415A (ja) |
| EP (1) | EP0320384B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07115878B2 (ja) |
| DE (1) | DE3873499T2 (ja) |
| FR (1) | FR2624502B1 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5593736A (en) * | 1988-05-26 | 1997-01-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Process for manufacturing a fiber reinforced optic microcable with a UV cured resin |
| JP2765033B2 (ja) † | 1989-04-14 | 1998-06-11 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバーの線引方法 |
| JPH0459631A (ja) * | 1990-06-27 | 1992-02-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバの線引方法 |
| US5647884A (en) * | 1996-01-19 | 1997-07-15 | Alcatel Na Cable Systems, Inc. | Apparatus for reducing deformation of a coating on a coated optical fiber |
| DE19727574A1 (de) * | 1997-06-28 | 1999-01-07 | Alsthom Cge Alcatel | Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Beschichtungsdicke einer optischen Faser |
| EP0889336A3 (en) * | 1997-06-30 | 1999-12-15 | Hoya Corporation | Method of treating optical fiber to remove deformations |
| JP2001048569A (ja) * | 1999-08-04 | 2001-02-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバの線引方法 |
| JP2002234751A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-23 | Fujikura Ltd | 光ファイバ紡糸方法 |
| KR100417000B1 (ko) * | 2001-12-03 | 2004-02-05 | 삼성전자주식회사 | 저 편광 모드 분산을 위한 장치 |
| US7565820B2 (en) * | 2002-04-30 | 2009-07-28 | Corning Incorporated | Methods and apparatus for forming heat treated optical fiber |
| US20030200772A1 (en) * | 2002-04-30 | 2003-10-30 | Foster John D. | Methods and apparatus for forming optical fiber |
| US20070022786A1 (en) * | 2003-04-28 | 2007-02-01 | Foster John D | Methods and apparatus for forming heat treated optical fiber |
| US8074474B2 (en) * | 2007-11-29 | 2011-12-13 | Corning Incorporated | Fiber air turn for low attenuation fiber |
| JP5372082B2 (ja) * | 2011-08-12 | 2013-12-18 | 株式会社フジクラ | 光ファイバ素線の製造方法および製造装置 |
| WO2020263555A1 (en) | 2019-06-24 | 2020-12-30 | Corning Incorporated | Rf plasma optical fiber annealing apparatuses, systems, and methods of using the same |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3697241A (en) * | 1969-01-14 | 1972-10-10 | Ppg Industries Inc | Method and apparatus for providing controlled quench in the manufacture of fiber glass |
| US3881902A (en) * | 1972-01-04 | 1975-05-06 | Corning Glass Works | Apparatus for treating glass optical waveguide fibers |
| DE2817651A1 (de) * | 1978-04-21 | 1979-10-31 | Siemens Ag | Verfahren zur erhoehung der bruchfestigkeit von glasfasern |
| US4249925A (en) * | 1978-05-12 | 1981-02-10 | Fujitsu Limited | Method of manufacturing an optical fiber |
| DE2853891A1 (de) * | 1978-12-14 | 1980-07-03 | Kienzle Apparate Gmbh | Fahrtschreiber |
| JPS57135739A (en) * | 1981-02-12 | 1982-08-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Manufacturing of optical fiber |
| US4396409A (en) * | 1981-12-11 | 1983-08-02 | Corning Glass Works | Method of improving fatigue resistance of optical fibers |
| JPS58223636A (ja) * | 1982-06-16 | 1983-12-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光フアイバ心線の製造方法 |
| FR2537731B1 (fr) * | 1982-12-10 | 1986-01-17 | Thomson Csf | Procede de fabrication d'une fibre conservant la polarisation circulaire et dispositif mettant en oeuvre ce procede |
| FR2537608B2 (fr) * | 1982-12-10 | 1985-12-27 | Thomson Csf | Dispositif de fabrication d'un objet a structure chiralique a partir d'une source de matiere formable |
| JPS60186430A (ja) * | 1984-01-27 | 1985-09-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光フアイバの線引き方法および装置 |
| JPS60221337A (ja) * | 1984-04-12 | 1985-11-06 | Fujikura Ltd | 光フアイバの製造方法 |
-
1987
- 1987-12-10 FR FR8717220A patent/FR2624502B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-12-08 EP EP88403114A patent/EP0320384B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1988-12-08 DE DE8888403114T patent/DE3873499T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1988-12-09 US US07/281,604 patent/US4874415A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-12-09 JP JP63312768A patent/JPH07115878B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3873499D1 (de) | 1992-09-10 |
| FR2624502B1 (fr) | 1990-03-23 |
| FR2624502A1 (fr) | 1989-06-16 |
| US4874415A (en) | 1989-10-17 |
| DE3873499T2 (de) | 1992-12-03 |
| EP0320384B1 (fr) | 1992-08-05 |
| EP0320384A1 (fr) | 1989-06-14 |
| JPH01301531A (ja) | 1989-12-05 |
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