JPH09124336A - 光ファイバ引出装置の溶融炉及び光ファイバ母材の支持構造 - Google Patents
光ファイバ引出装置の溶融炉及び光ファイバ母材の支持構造Info
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Abstract
的な直径変化があっても溶融炉内の条件変化を抑制可能
な引出装置の溶融炉を提供する。 【解決手段】 ガスディフューザ20上に、不活性気体
28の排出を一定に保つために発熱体24の設置中心軸
と一致させてトップドア16を設置する。トップドア1
6の内周面には溝18が設けられている。このように構
成された溶融炉10では、光ファイバ母材12をトップ
ドア16の中央から挿入すると炉内の不活性気体28は
間隙14を通って出ることになり、溝18による凹凸構
造をトップドア16が有するために間隙14を通る不活
性気体流の抵抗が大きい。従って、局部的な外径変化を
有する光ファイバ母材12が通過する際の炉内条件への
影響が相対的に減少する。
Description
特にその製造に使用される引出装置に関する。
参照して説明する。この図1には光ファイバの引出工程
で使用する光ファイバ引出装置のブロック図を示してあ
る。
器116の位置制御メカニズムによって溶融炉102に
徐々に供給される。この溶融炉102は数千℃、典型的
には2100〜2300℃程度の熱を加え、これによっ
て光ファイバ母材100の断面積減少部分から未被覆の
光ファイバ118が引出される。その引出力はキャプス
タン110から未被覆の光ファイバ118に提供され
る。外径測定部104は引出される光ファイバ118の
直径が予め定めた径(一般には125μm)になってい
るか測定して直径制御器114に知らせ、この直径制御
器114により、光ファイバ118の直径が125μm
を維持するようにキャプスタン110が制御される。キ
ャプスタン110は直径制御器114の制御に応じ、光
ファイバ118を引っ張る力の強弱を調節するようにし
て回転する。引出された光ファイバ118は、第1コー
ティング部106と第2コーティング部108を通り、
下降しながらアクリル樹脂やシリコン樹脂で保護のため
に被覆される。この際、光ファイバ118をある程度冷
却してから被覆が施される。その後、キャプスタン11
0まで引出された被覆後の光ファイバ118はスプール
112へ巻き取られていく。
詳細構造を示す断面図である。光ファイバ母材100を
溶融させるために溶融炉102の内部には電気抵抗で発
熱する発熱体78が設けられ、該発熱体78の外側に、
発熱体78による熱が外へ逃げないようにする断熱材8
0が設けられている。また、発熱体78の内側下端部に
グラファイト材の下部スリーブ84が設置される。更
に、発熱体78の上下端部には不活性気体92を供給す
るガスディフューザ76,77が設置され、そして上部
ガスディフューザ76の上部に、不活性気体92が外へ
抜け出せるようにして薄い石英ガラス板74が設けられ
る。溶融炉102の下部には延長部86が形成されてお
り、その下端面に、光ファイバ118が通過する孔の大
きさを調節するための絞り88が設けられている。
02は、光ファイバ母材100から直径125μmの光
ファイバ118を引出すために、2000℃以上の高温
で光ファイバ母材100を溶融させなければならない。
従って、溶融炉102には一般にグラファイト抵抗溶融
炉が用いられるが、このグラファイト抵抗溶融炉の場合
高温でグラファイト粉塵が発生し、これが光ファイバ1
18や光ファイバ母材100に付着すると、得られる光
ファイバの機械的特性が脆弱になるという問題がある。
内の温度分布を一定に維持して光ファイバ118の品質
均一性を確保するために、ヘリウムやアルゴンガスのよ
うな不活性気体92をガスディフューザ76,77によ
って溶融炉102内に流すようにしている。供給された
不活性気体92は、溶融炉102の母材挿入側に設けら
れた石英ガラス板74と光ファイバ母材100との間の
間隙72を通って抜け出すことになる。この際に、不活
性気体92の供給量と外部への排出量とを正確に調整し
て適正な溶融炉102内の圧力を保ち、定品質のために
炉内条件を常に一定にする必要がある。このために、溶
融炉102の上端に光ファイバ母材100との間隙72
が1mm程度になるようにした石英ガラス板74を設置
して、石英ガラス板74と溶融炉102の中央部分に光
ファイバ母材100を入れるようにしている。
ような溶融炉102の構成は、炉内の不活性気体92が
あまり大きな抵抗を受けず容易に抜け出せるために、多
少の外径変化のある光ファイバ母材100が溶融炉10
2の上端部を通過する場合に炉内条件が変化し、光ファ
イバ118の品質に影響がある。
2に装着するのに必要なチャック部分64の長さは50
mm程度で、石英ガラス板74から光ファイバ母材の先
端溶融部分94までの長さは150mm程度であるの
で、200mm程度の光ファイバ母材100では光ファ
イバ118を引出すことができなくなる。そこで、高価
な光ファイバ母材100をすべて光ファイバ118とし
て引出すため、図2A〜図2Cに示すように、光ファイ
バ母材100の後端に200mm以上の安価な補助用石
英ガラス棒66a,66bを連結して支持する構造とし
ている。
ラス棒66a,66bとの連結は、図2Aに示すよう
に、光ファイバ母材100と同一直径の補助用石英ガラ
ス棒66aを連結境界68aのように滑らかに連結する
のが光ファイバ母材100の引出を行うのには一番よ
い。しかし、光ファイバ母材100の外径が40mm〜
80mm程度と大きい場合には、光ファイバ母材100
と同一直径の補助用石英ガラス棒66aを連結境界68
aのように滑らかに連結するのは難しく、たとえ滑らか
に連結できたとしてもその連結に長時間を要する。即
ち、この場合には、図2Bに示す連結境界68bのよう
に外径が不均一になりやすく補助用石英ガラス棒66a
が光ファイバ母材100の円周方向に均一に連結され
ず、従って、光ファイバ母材100の移動時に例えば石
英ガラス板74のふちに当たって連結部位で光ファイバ
母材100が破損するという問題がある。この問題は、
光ファイバ母材100の外径が大きいほど発生しやす
い。
バ母材100より直径の小さい補助用石英ガラス棒66
bを連結して支持する技術がある。しかしこの場合、連
結境界68cの部分で急激に外径が変わるため、連結境
界68cの部位が溶融炉102へ入り始めるときから溶
融炉102内の不活性気体92の流速が急変して圧力が
変化することになり、これに影響される光ファイバ11
8の引出速度、引出張力及び外径変化など光ファイバの
品質低下につながる問題がある。
径の光ファイバ母材100から引出を行うためには、光
ファイバ母材100の直径が長手方向に均一でなければ
ならないのは勿論のこと、光ファイバ母材100と補助
用石英ガラス棒66a,66bとの連結部分について急
激な外径変化がなく滑らかになるような支持構造として
おかなければならない。しかし、光ファイバ母材100
の直径が大きくなるほど、光ファイバ母材100と補助
用石英ガラス棒66a,66bとの滑らかな連結は難し
いため、長さ200mm程度の光ファイバ母材100か
ら引出を行うような場合に光ファイバ118の外径が不
均一になりやすく高品質を得難いという問題がある。
は、溶融炉内の不活性気体の条件変化を極力抑制するこ
とのできる引出装置の溶融炉を提供することにある。或
いは、光ファイバ母材と補助用石英ガラス棒とで局部的
な外径差が発生していても炉内の条件変化を抑制可能な
溶融炉を提供する。また、大口径の光ファイバ母材を容
易に平滑連結し得る光ファイバ母材の支持構造の提供を
目的とする。そして更には、繰り返して使用することが
できコストダウンを図れるような光ファイバ母材の支持
構造を提供する。
によれば、炉内に不活性気体を流しつつ光ファイバ母材
を溶融させて光ファイバを引出す光ファイバ引出装置の
溶融炉において、不活性気体が排出される光ファイバ母
材挿入側に、内周面に不活性気体流の抵抗となる凹凸を
形成した管状のトップドアを設け、該トップドアを通し
て光ファイバ母材を炉内へ挿入することを特徴とする。
トップドアは、炉内発熱体の設置中心軸と一致させて該
発熱体端部のガスディフューザ上に設置するようにする
とよい。このようなトップドアは、その内周面に円周方
向へ一定形状で形成した溝により凹凸が構成されるもの
とすることができる。また溝は1つでも複数形成される
ものでもよい。複数形成する場合は、相互に異なる内径
の2以上の溝を形成することもできる。
置の溶融炉へ光ファイバ母材を挿入する際の光ファイバ
母材の支持構造において、光ファイバ母材の後端面に該
光ファイバ母材よりも直径の小さい補助用石英ガラス棒
を連結すると共に、該光ファイバ母材の直径に外径を等
しくした補助管をその補助用ガラス棒に通して前記光フ
ァイバ母材の後端面に当接させることを特徴とする。
面に基づいて詳細に説明する。
出装置における溶融炉の構造を断面図で示す。この光フ
ァイバ40を引出すために光ファイバ母材12を溶融さ
せる溶融炉10は、電気抵抗で発熱する発熱体24を有
し、この発熱体24の外側に、熱が外部へ逃げないよう
にする断熱材30が設けられている。また、発熱体24
の内側下端部にはグラファイト材の下部スリーブ34が
設けられる。そして、発熱体24の上端部と下端部に不
活性気体28を供給する上下部のガスディフューザ2
0,21が設置され、その上端部のガスディフューザ2
0の上部に、不活性気体28の排出をできるだけ一定に
保ち圧力等炉内条件の変化を抑制するために、発熱体2
4の設置中心軸と一致させてトップドア16が設置され
ている。
光ファイバ母材12の直径よりも0.5mm〜8mmの
範囲で大きくする。そして、トップドア16の内周面に
は、不活性気体28が抜け出すときにその流れに大きな
抵抗を与えるように、円周方向へ一定に形成された溝1
8を一つ以上設ける。好適には、溝18の内径Cは内径
Bより1mm以上大きくし、そして溝18の幅Dは1m
m以上、各溝間隔Eも1mm以上とする。またトップド
ア16の長さAは10mm以上とする。この例では、長
さAは45mm、内径Bは53mm、内径Cは56m
m、溝の幅Dは5mm、溝間隔Eは5mmとしている。
尚、互いに異なる内径Cの溝18を2つ以上形成する構
造も可能である。
れ、その下端面に光ファイバ40が通過する孔の大きさ
を調節する絞り38が設けられる。
ファイバ母材12をトップドア16の中央から挿入する
と、炉内の不活性気体28は光ファイバ母材12とトッ
プドア16との間の間隙14を通って抜け出すことにな
る。この際、従来の溶融炉102における石英ガラス板
74の場合に比べてトップドア16の長さAが長く、且
つ内周面に溝18を形成して互いに異なる内径が層をな
す凹凸構造をトップドア16が有するため、不活性気体
28が間隙14を通るときに大きな抵抗が形成される。
従って、局部的な外径変化を有する光ファイバ母材12
が通過する際の炉内条件への影響が相対的に減少する。
その結果、大口径の光ファイバ母材と補助用石英ガラス
棒との連結で若干の外径差が発生してもトップドア16
の作用で炉内条件の変化は抑制され、引出される光ファ
イバ40の品質低下を最小限にすることができる。
バ母材12の支持構造を示し説明する。この支持構造
は、光ファイバ母材12を補助用石英ガラス棒44及び
補助管48へ連結する構造である。
いように、光ファイバ母材12よりも直径の小さい補助
用石英ガラス棒44を光ファイバ母材12の後端面へ連
結する。次いで、補助用石英ガラス棒44と光ファイバ
母材12との連結部分で発生する急な外径変化による引
出時の問題を防止するために、光ファイバ母材12と同
じ材質の補助管48を補助用石英ガラス棒44に通し、
光ファイバ母材12の後端面に当接させる。補助管48
の材質については、母材と同じ材質に限らずとともよ
く、2000℃以上の高温で破損及び粉塵を発生しない
材質を使用することも可能である。
溶融炉10に入るときに直径変化がないように、できる
だけ光ファイバ母材12の直径と等しくする。好ましく
は、補助管48の外径52は、光ファイバ母材12の直
径に対し±0.5mmの範囲内にあるようにする。ま
た、補助管48と補助用石英ガラス棒44との嵌め合い
公差46は補助管48を通せる範囲内でできるだけ小さ
くしておき(例えば4mm以下)、これによって補助管
48と光ファイバ母材12の両中心軸が一致するように
して直径変化が起きないようにしておく。補助管48の
長さは50mm以上とし、或いは長さが50mmより小
さいものを2つ以上使用して全長が50mm以上となる
ようにしてもよい。
して支持された光ファイバ母材12は、補助用石英ガラ
ス棒44の後端突出部分を光ファイバ引出装置のチャッ
ク62(図3)へ装着することにより、溶融炉10内へ
挿入される。
バ母材の支持構造によれば、直径の細い補助石英ガラス
棒を使用するため着脱が容易で作業性がよく、且つ繰り
返し使用することもできてコストダウンにつながる。そ
して、大口径の光ファイバ母材でも簡単に直径変化のな
い滑らかな連結部分を得られるので、上記実施形態の溶
融炉10との組み合わせで非常に品質の安定した光ファ
イバを引出せるようになる。
図。
造を示す断面図。
構造を示す断面図。
を示す断面図、分図Bは、その上方からの端面図。
断面を含む側面図。
分図Bは、その上方からの端面図。
の) 16 トップドア(top door) 18 溝 20 上部ガスディフューザ(top gas diffuser) 21 下部ガスディフューザ(bottom gas diffuser) 24 発熱体 26 光ファイバ母材の先端溶融部分 28 不活性気体 30 断熱材 32 溶融炉の外壁 34 下部スリーブ 36 延長部 38 絞り 40 光ファイバ 42 トップドアの通過孔 44 補助用石英ガラス棒 46 嵌め合い公差 48 補助管 50 連結境界 52 補助管の外径 54 補助管の内径 56 補助管の貫通孔
Claims (15)
- 【請求項1】 炉内に不活性気体を流しつつ光ファイバ
母材を溶融させて光ファイバを引出す光ファイバ引出装
置の溶融炉において、 不活性気体が排出される光ファイバ母材挿入側に、内周
面に不活性気体流の抵抗となる凹凸を形成した管状のト
ップドアを設け、該トップドアを通して光ファイバ母材
を炉内へ挿入するようにしたことを特徴とする溶融炉。 - 【請求項2】 トップドアは、炉内発熱体の設置中心軸
と一致させて該発熱体端部のガスディフューザ上に設置
される請求項1記載の溶融炉。 - 【請求項3】 トップドアの内径は、光ファイバ母材の
外径よりも0.5mm〜8mmの範囲で大きくされる請
求項1又は請求項2記載の溶融炉。 - 【請求項4】 トップドアは、その内周面に円周方向へ
一定形状で形成した溝により凹凸が構成される請求項1
〜3のいずれか1項に記載の溶融炉。 - 【請求項5】 溝が複数形成される請求項4記載の溶融
炉。 - 【請求項6】 相互に異なる内径の2以上の溝が形成さ
れる請求項5記載の溶融炉。 - 【請求項7】 溝の内径がトップドアの内径より1mm
以上大きくされると共に、溝の幅は1mm以上、溝間隔
は1mm以上とされ、そして、トップドアの長さが10
mm以上である請求項5又は請求項6記載の溶融炉。 - 【請求項8】 トップドアは、長さ45mm、内径53
mmとされ、そして溝が、内径56mm、幅5mm、溝
間隔5mmで形成される請求項7記載の溶融炉。 - 【請求項9】 光ファイバ引出装置の溶融炉へ光ファイ
バ母材を挿入する際の光ファイバ母材の支持構造におい
て、 光ファイバ母材の後端面に該光ファイバ母材よりも直径
の小さい補助用石英ガラス棒を連結すると共に、該光フ
ァイバ母材の直径に外径を等しくした補助管をその補助
用ガラス棒に通して前記光ファイバ母材の後端面に当接
させるようにしたことを特徴とする光ファイバ母材の支
持構造。 - 【請求項10】 補助管の外径は、光ファイバ母材の直
径に対し±0.5mmの範囲とされる請求項9記載の光
ファイバ母材の支持構造。 - 【請求項11】 補助管の中心軸が光ファイバ母材の中
心軸と一致するように前記補助管と補助用石英ガラス棒
との嵌め合い公差を小さくする請求項9又は請求項10
記載の光ファイバ母材の支持構造。 - 【請求項12】 補助管の長さが50mm以上とされる
請求項9〜11のいずれか1項に記載の光ファイバ母材
の支持構造。 - 【請求項13】 補助管の長さが50mmより小さくさ
れ、該補助管を2以上通して全長を50mm以上とする
請求項9〜11のいずれか1項に記載の光ファイバ母材
の支持構造。 - 【請求項14】 光ファイバ母材と同じ材質の補助管を
使用する請求項9〜13のいずれか1項に記載の光ファ
イバ母材の支持構造。 - 【請求項15】 光ファイバ母材と異なる材質の補助管
を使用する請求項9〜13のいずれか1項に記載の光フ
ァイバ母材の支持構造。
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