JPH092834A - 光ファイバの製造方法 - Google Patents

光ファイバの製造方法

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JPH092834A JP12963496A JP12963496A JPH092834A JP H092834 A JPH092834 A JP H092834A JP 12963496 A JP12963496 A JP 12963496A JP 12963496 A JP12963496 A JP 12963496A JP H092834 A JPH092834 A JP H092834A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 交互に向きの変わるスピンが刻み込まれるこ
とにより、PMD(polarization mode dispersion)が
低くい光ファイバの製造方法を提供すること。 【解決手段】 本発明による光ファイバ43を製造する
方法は、ファイバがプリフォームから引き出されるとき
に、ファイバに時計回り方向と反時計回り方向に交互に
入れ替わる捻れをファイバに加えることにより、ファイ
バにスピンを永久的に刻み込む工程を含むものである。
捻りモーメントは、新規な手段により加えられ、その新
規な手段とは、即ち、ローラ面上でファイバを一方向と
逆方向に交互に転がすような形状を有するローラ15で
ある。本発明による新規な技術により、PMDの低いフ
ァイバを比較的高速で引き出すことが容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの製造
方法に関し、特に、偏向モード分散の少ない光ファイバ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】当業者にとって、「単一モード」光ファ
イバが、実際には、偏向の異なる2つのモードを有して
おり、また、典型的な単一モードファイバでは、その2
つのモードは、わずかに異なる位相速度で伝搬して、そ
の結果として、望ましくはない偏向モード分散(polari
zation mode dispersion:PMD)を生ずることは、良
く知られていることである。
【0003】米国特許第5,298,047号は、PM
Dの小さい単一モードファイバの有利な製造方法を開示
している。その製造方法は、ファイバが、プリフォーム
から引き出される時に、トルクを加えることを含み、加
えられるトルクは、通常方向を変えられる。即ち、ファ
イバの軸の回りにファイバを時計回り及び、反時計回り
に交互に捻れさせる。ファイバは、この交互に方向の変
わる捻れを、ファイバのガラスが柔らかい高温領域に伝
達し、その結果として、「スピン」が永久的にファイバ
に刻み込まれる。米国特許第5,418,881号も併
せて参照されたい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述した第5,29
8,047号特許は、トルクを加えるために、ガイドロ
ーラを前後に振動させる方法を含む技術を開示してい
る。この技術は非常に優れており、PMDの非常に低い
大量のファイバを容易に製造することができる。しかし
ながら、本願発明者は、最近、ファイバの製造過程にお
いて、これまでよりももっと速い速度でファイバを引き
出す方法について検討した結果、これまでよりも速い引
き出し速度で従来技術を利用するのは、どうやっても難
しいと認識するに至った。なぜならば、ガイドローラ
が、現実的でないほどの高速で前後に振動しなければな
らないからである。従って、交互に向きの変わるスピン
が刻み込まれた(従って、PMDが低い)光ファイバ
を、従来技術よりももっと速い引き出し速度で製造する
ことのできる方法が、非常に望まれることとなる。本願
は、そのような方法を開示するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、特許請求の範
囲により定義された通りである。即ち、本発明による方
法は、光ファイバのプリフォームを供給する工程と、前
記プリフォームの少なくとも一部を加熱する工程と、ス
ピンがファイバに刻み込まれるようにその加熱されたプ
リフォームから光ファイバを引き出す工程とを含むこと
を特徴とする光ファイバの製造方法である。前記光ファ
イバを引き出す工程は、プリフォームを回転させずに行
われ、また、ファイバがその長手方向の軸の回りに回転
するようにファイバにトルクを加える工程を含み、その
ようにして、ファイバがプリフォームから引き出される
にと同時にスピンが刻み込まれる。そのトルクは、ファ
イバに刻み込まれるスピンが、時計回りと反時計回りに
交互になるように、加えられる。
【0006】とくに、ファイバにトルクを加える工程
は、ローラ面と、回転軸を有し、その軸の回りに回転す
ることのできるローラを用い、そのローラのローラ面を
プリフォームから引き出されてきたファイバと接触させ
ることを特徴とする。そのローラは、1回転のうちの第
1の状態においては、前記ローラ面と垂直な方向と前記
軸がなす角度φが90゜より小さく、また、前記1回転
のうちの第2の状態においては、前記ローラ面と垂直な
方向と前記軸がなす角度φが90゜より大きくなるよう
に、選択されている。
【0007】
【発明の実施の形態】前述したように、従来技術による
方法は、特に、積極的に前後に角度2θ(米国特許第
5,298,047号の図4を参照の事)で振動する。
一方、本発明による方法によれば、静止しているローラ
が用いられ、そのローラは、次のような形状を有する。
即ち、ファイバがプリフォームから引き出され、そのロ
ーラのローラ面に接触すると、回転するそのローラが自
動的に、時計回りと反時計回りの交互のトルクをファイ
バに加えるような形状を有する。スピンの周期として、
10スピン/m以上は、容易に達成できる。ここで、引
き出しタワーからみて相対的に静止している地点であれ
ば、回転するローラのローラ面上のどの地点において
も、前記ローラの軸と、ローラ面の垂線との間の角度の
関係は、満足されるものである(例えば、加熱領域にも
っとも近い部分においても;図7参照の事)。その地点
は、このように、回転するローラのローラ面上で、閉路
を辿り、その地点におけるローラ面に対して垂直な方向
は、ローラが回転するに従って変化する、その地点にお
けるローラ面の傾斜を示す。
【0008】典型的なローラの形状について、次に説明
する。まず直径Dの中空でない円柱(例えば、アルミニ
ウムの円柱ブロック)を考え、次に、その円柱に2本の
平行な切れ目をつけることを考える。ここで、その切れ
目は、円柱の軸に対して傾斜しており、ひとつの切れ目
に垂直な方向は、円柱の軸との間で角度θ(θ≠0)を
なす。図1において、符号11−16は、それぞれ、円
柱、2本の平行な切れ目、円柱の軸、2本の切れ目によ
って区切られた部材、平行な切り口の面のひとつに垂直
な方向、を表す。
【0009】次に、このようにして形成された部材15
を平面上(例えば、穴開け機のワークテーブル)に配置
して、その平面に垂直な方向にその部材を貫通し、平行
な面12と面13の間の中央に位置する面上で、中心線
14と交差するような軸を有する穴(17)を開けるこ
とを考える。その結果として得られる部材は、少なくと
も原理上は、上記において、「ローラ」として言及され
たものとして機能する。穴17は、そのローラが回転で
きる軸を有するようにその寸法を決めることができる。
【0010】前述したような、典型的なローラの形状の
記述は、そのローラを製造するという観点からは、単に
教示のために過ぎず、本発明による回転可能なローラが
上述したように作成されなければならないことを意味す
るものではない。
【0011】図2は、部分15の平面図と側面図を概略
的に示す図である。同図から、部分15の2つの平面が
楕円形を有することが分かる。
【0012】図7は、本発明による典型的なファイバ引
き出し装置40を示す。符号41−48は、それぞれ、
ファイバプリフォーム、加熱炉、ファイバ、直径モニ
タ、コーティンク゛塗布器、コーティングの同心性のモ
ニタ、キュアー装置、コーティンク゛の直径のモニタ、
を表す。装置40の一部分410に設けられている一連
のローラは、キャプスタンを含み、特にファイバを巻き
取りスプールに導く役割を果たす。キャプスタン401
は、ファイバによって駆動されるローラ15,492,
及び493と共に、引っ張り力を与え、引っ張り速度を
決定する役割を果たす。番号15は、前述したローラを
示すものである。
【0013】ローラ15は、ファイバをその引き出し軸
上で受け取り、特にファイバを引き出し軸から外れた方
向へ導く役割を果たす。当業者であれば、図4が付加的
なガイドローラを示していないことに気がつくであろ
う。その付加的なガイドローラとは、例えば、ローラ1
5の上流側(例えば、48と15の間)に接近して配置
され、ローラ15の軸に平行なファイバの前後の動き
が、モニタ装置(例えば、48)になるべく伝達されな
いようにする役割を果たす。
【0014】ローラ15は、ファイバがその円周上の一
部分に沿って通過するに従って、回転させられ、その回
転速度は、ファイバの引き出し速度と、直径Dによって
決定される。そのローラのローラ面は、一般的には、そ
の回転軸と平行ではない。実際に、引き出しタワーに対
して固定されているその配置場所(例えば、15のロー
ラ面上であって、引き出し方向に平行で且つ15の軸と
交差している線494の上にある、15のローラ面上の
点)について考えてみると、その地点におけるローラ面
に対する垂線は、494の一方に向かって、最大のずれ
角度θまで移動し、次に方向を逆転し、494のもう一
方の方向に向かって、最大のずれ角度−θまで移動し、
その後、再び方向を逆転させる、というようになる。こ
の様子は、図3から図6に示されておりここで、図3
は、最初の状態を示し、図4、図5、図6は、それぞれ
最初の状態からローラが約45゜、90゜、135゜回
転した状態を示す。番号30は、ローラ面に対する垂線
を表し、番号31は、ローラの軸に平行な方向、番号3
2は、31に垂直な方向(典型的には、494の方向)
をそれぞれ表す。同図から分かるように、方向30と3
1の間の角度φは、90−θと90+θの間で変化す
る。
【0015】ローラの傾斜したローラ面は、ファイバを
横にころがすような、捻りモーメントを与え、その結果
として、ファイバに捻れを与える。その捻れは、ファイ
バに沿って、ファイバが塑性変形している高温領域まで
伝搬する。その変形がファイバに刻み込まれるように、
極めて短時間のうちに、ファイバは冷却される。スピン
は、このようにして、米国特許第5,298,047号
に記載されているのと実質的に同様に、ファイバに刻み
込まれる。
【0016】ローラの回転に従って、ファイバが接する
ローラのローラ面の傾斜は変化し、ゼロを通過して、逆
方向に変化する。この変化は、ファイバを逆方向に捻れ
させ、その結果として、逆方向のスピンを刻み込ませる
こととなる。このような時計回りと反時計回りの捻れの
繰り返しは、ファイバからの機械的な捻れを顕著に減少
または、消去させることが可能であり、本発明の重要な
点である。
【0017】当業者であれば、本発明によるローラは、
一回転でローラ面の傾斜の1サイクルが完結するような
ものには限られないことに気がつくであろう。少なくと
も、原理的には、1回転で複数のサイクルのローラ面の
傾斜が完結するようなローラを用いることもできる。し
かしながら、このようなローラは、作成するのがより難
しく、今のところ推奨することはできない。
【0018】発明者の経験によれば、ローラの直径は、
用いられる引き出しタワーの高さを考慮に入れて選択す
べきであり、高いタワーの場合は、より大きい直径が必
要とされる。このことは、ファイバが捻れるとスプリン
グのように働くという事実と関係していると考えられ
る。そして、高温部での捻りモーメントが、粘性を有す
るガラスに捻れを生じさせるために十分な量であり、ス
ピンがファイバに刻み込まれるためには、ローラ部で一
定量の捻れが必要とされる。引き出しタワーの高さが高
くなるほど、高温部で捻れが生ずるためには、ファイバ
により多くの捻れを加えることが必要とされる。円周が
小さすぎると、ファイバの捻れは高温部に到達する前に
消失してしまう。
【0019】実験の結果、直径6インチのローラは、2
5から30フィートの高さのタワーの場合はうまく作用
するが、70フィートのタワーではうまく作用しないこ
とを、発明者は見出した。発明者は、普通の引き出し速
度の場合は、70フィートのタワーに対しては、12イ
ンチの直径のローラが十分に適していると考えている。
引き出し速度がもっと速い場合(例えば、20m/s)
には、もっと大きな直径のローラが望ましい。当業者で
あれば、タワーの高さと引き出し速度に対して、最適な
ローラの直径を容易に決めることができるのは、疑いの
ないことである。多くの場合に、ローラの直径は、ロー
ラから高温部までの距離の約3%強とすることが望まし
いことが分かるであろう。ローラの最大の直径を決定す
るに際しては、特に、引き出しタワーの足部の有効なス
ペースが考慮されるであろう。
【0020】ローラ面の最大傾斜角度(θ)は、もうひ
とつの重要なパラメータであり、一般的には、その角度
が大きいほど、メートルあたりのスピンはより多くな
る。発明者は、θが15゜までのローラを用いて、メー
トルあたり約25から30のスピンを得た。容易に分か
るように、そのような多量のスピンは、ファイバの回転
速度が顕著に速いことと関連している。例えば、引き出
し速度が5m/sの場合、30スピン/mは、ファイバ
の回転速度にすると9000rpmに対応する。あまり
に速いファイバの回転速度は、例えば、ファイバにコー
ティングを施すにあたって問題を生ずる場合があり、今
のところ、推奨できない。典型的には、最大傾斜は、3
゜から15゜の範囲に入るであろう。即ち、対応する角
度φは、最大で75゜から105゜の間で変化し、最小
では87゜から93゜の間で変化することとなる。典型
的には、得られたファイバが1スピン/m以上で、出来
れば、4スピン/m以上を有するように、条件が決めら
れる。
【0021】ローラのローラ面は、コートされたファイ
バと接触する。そして、発明者は、多くの場合に、ロー
ラの接触するローラ面は研磨されていることが望ましい
ことを見出した。これは、例えばθが5゜以下の場合の
ように、ローラ面の傾斜角度が比較的小さいローラの場
合には特に正しい。
【0022】
【実施例】29フィートの引き出しタワー上にある、長
手方向にのびる軸からずれた内孔を有するプリフォーム
から、3m/sの速度で、ファイバを引き出した。前述
したローラは、図4に示されているものと実質的に同様
に配置した。ローラは、直径が8インチでローラ面の最
大傾斜が15゜であった。ファイバの引き出しが完了し
た後に、ファイバを、光学顕微鏡で検査した。つぶれた
内孔に起因する目に見える特徴がファイバの中にあるの
で、検査が容易であった。検査により、ファイバが約2
8スピン/mを有することが分かった。
【0023】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。尚、特許請求の範囲に記載した参
照番号は発明の容易する理解のためで、その技術的範囲
を制限するよう解釈されるべきではない。
【0024】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、交
互に向きの変わるスピンが刻み込まれた(従って、PM
Dが低い)光ファイバを、従来技術よりももっと速い引
き出し速度で製造することができる。さらに、PMDの
非常に低い大量のファイバを容易に製造することができ
るようになるという効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による製造方法において使用される典型
的なローラの外観を示す、外観図である。
【図2】本発明による製造方法において使用される典型
的なローラの外観を示す、外観図である。
【図3】本発明による製造方法において使用される典型
的なローラの外観を示す、外観図である。
【図4】本発明による製造方法において使用される典型
的なローラの外観を示す、外観図である。
【図5】本発明による製造方法において使用される典型
的なローラの外観を示す、外観図である。
【図6】本発明による製造方法において使用される典型
的なローラの外観を示す、外観図である。
【図7】本発明を実施するために典型的に用いられる装
置を示す概念図である。
【符号の説明】
15 ローラ 41 ファイバプリフォーム 42 加熱炉 43 ファイバ 44 直径モニタ 45 コーティンク゛塗布器 46 コーティングの同心性のモニタ 47 キュアー装置 48 コーティンク゛の直径のモニタ 401 キャプスタン 492 ローラ 493 ローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アーサー クリフフォード ハート ジュ ニア アメリカ合衆国,07930 ニュージャージ ー,チェスター,ノース ロード 396 (72)発明者 リチャード ガーナー ハフ アメリカ合衆国,07920 ニュージャージ ー,バスケング リッジ,ハイランド ア ヴェニュー 83 (72)発明者 カレン エス.クランツ アメリカ合衆国,08846 ニュージャージ ー,ミドルセックス,パーク プレイス 7 (72)発明者 ケンネス リー ウォーカー アメリカ合衆国,07974 ニュージャージ ー,ニュー プロヴィデンス,セントラル アヴェニュー 1003

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 a)光ファイバのプリフォーム(4
    1)を供給する工程と、 b)前記プリフォームの少なくとも一部分を加熱し、溶
    融領域を得る工程と、 c)加熱され、プリフォームから光ファイバ(44)を
    引き出す工程と、 前記c)の行程により、ファイバが長手方向の軸の回り
    に回転し、ファイバがプリフォームから引き出されると
    きにスピンがファイバに刻み込まれるようにし、且つ、
    ファイバに刻み込まれる前記スピンが、時計回り方向と
    反時計回り方向に交互に入れ替わるように、ファイバに
    捻りモーメントを加え、を含む、光ファイバの製造方法
    において、 前記ファイバに捻りモーメントを加える工程は、 ローラ面と軸を有し、前記軸の回りに回転することがで
    きるローラを用い、 プリフォームから引き出されているファイバと前記ロー
    ラのローラ面とを接触させる工程であって、前記ローラ
    の回転に伴い、前記ローラ面に垂直な方向が前記軸とな
    す角度φが、前記回転の第1の状態では90゜より小さ
    く、前記回転の第2の状態では、90゜より大きくなる
    ように、前記ローラが選ばれていることを特徴とする光
    ファイバの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記ローラの前記回転の第1の状態
    と、前記回転の第2の状態は、実質的にローラの半回転
    であることを特徴とする、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記ローラの直径は、ローラから前記
    溶融領域までの距離の3%よりも大きくなるように選択
    されていることを特徴とする、請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記角度φがとりうる範囲は、最も狭
    い場合が87゜と93゜の間であり、最も広い場合が7
    5゜と105゜の間であることを特徴とする、請求項1
    記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記プリフォームから引き出されたフ
    ァイバが1スピン/m以上のスピン密度を有するよう
    に、前記直径Dと、ファイバ引き出し速度が選択されて
    いることを特徴とする、請求項3記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記ファイバが4スピン/m以上のス
    ピン密度を有するように、前記直径Dと引き出し速度が
    選択されていることを特徴とする、請求項5記載の方
    法。
JP12963496A 1995-05-24 1996-05-24 光ファイバの製造方法 Expired - Lifetime JP3371056B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US44945595A 1995-05-24 1995-05-24
US449455 1995-05-24

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