JPH10182181A - 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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JPH10182181A
JPH10182181A JP33786096A JP33786096A JPH10182181A JP H10182181 A JPH10182181 A JP H10182181A JP 33786096 A JP33786096 A JP 33786096A JP 33786096 A JP33786096 A JP 33786096A JP H10182181 A JPH10182181 A JP H10182181A
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JP
Japan
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tension
optical fiber
resin
fiber
line
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Application number
JP33786096A
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English (en)
Inventor
Shinji Suzuki
真二 鈴木
Tadakatsu Shimada
忠克 島田
Hideo Hirasawa
秀夫 平沢
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • 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
    • C03B37/0253Controlling or regulating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2205/00Fibre drawing or extruding details
    • C03B2205/40Monitoring or regulating the draw tension or draw rate

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】光ファイバの製造において、インラインで線引
時の張力を求め、光ファイバ特性を制御すること。 【解決手段】光ファイバの製造において、線引時の樹脂
被覆後の張力をインラインで測定し、線引速度および被
覆材の温度に基づき光ファイバにかかる真の張力を検出
し、それに基づいて光ファイバ特性を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ特性に
大きな影響を及ぼす線引時の張力をインラインで測定し
ながら線引きをする、所望の特性を有する光ファイバの
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、光ファイバの製造は次のように行
われている。まず線引炉で加熱された光ファイバプリフ
ォームから裸ファイバが線引され、この裸ファイバが外
径測定機で外径を測定された後、冷却管で冷却され、樹
脂被覆装置により樹脂が被覆され、UV照射装置で硬化さ
れて被覆ファイバが得られ、この被覆ファイバはキャプ
スタンで引き取られ、ドラムに巻き取られる。光ファイ
バの外径はキャプスタンの引き取り速度により制御され
る。また、この樹脂被覆装置には、樹脂槽から液状の被
覆樹脂が供給管を通して大気圧より高い圧力で供給さ
れ、走行する裸ファイバに被覆される。
【0003】従来から光ファイバの伝送損失(Loss)、カ
ットオフ波長( λc)、モードフィールド径(MFD) 、λ0
等の特性は、光ファイバを線引する際の裸ファイバにか
かる真の張力により大きく依存することが知られてい
る。そのため、光ファイバ特性の長手方向の変動が起こ
らないように、線引中にインラインで張力を検出して、
張力が一定となるように線引炉温度等をコントロールす
る方法が用いられている。線引中の光ファイバの張力の
測定は、非接触でインライン測定する方法、予め線
引時の張力と線引炉温度、線引速度の関係を求めてお
き、その関係から推定する方法、線引された光ファイ
バの樹脂被覆後にインラインで測定する方法等が知られ
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、の方法は、
複雑かつ高価な測定装置が必要となり、の方法は、裸
ファイバの張力を接触式で測定すると、ファイバ表面に
傷を付けてしまい、強度が低下するので、インラインで
は使用できないため、あらかじめ線引条件(線引速度、
線引炉温度)と線引時の張力の関係を求めておく必要が
ある。しかし、高速線引、高張力における張力の測定は
非常に困難で、通常張力の低いところで測定したデータ
を基に高張力側を推定する方法が取られている。この方
法によると、高張力側になるにしたがって、推定される
張力は真の張力と大きくずれることがあり、正確な張力
を求めることが困難となる。また、の方法は、比較的
単純な装置でインライン測定が可能であるが、被覆樹脂
部における粘性抵抗が測定される張力に加算されてしま
うため正確な線引時の張力を求めることが難しい。ま
た、通常光ファイバ用の母材は個々に特性が異なってい
るため、これを同一の線引条件で線引きしたのでは、母
材の特性のバラツキ以上に線引後の光ファイバの特性が
ばらついてしまうため、光ファイバ母材の特性のスペッ
クについて厳しい条件が必要となる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点に
鑑みなされたもので、光ファイバの製造方法において、
線引時の樹脂被覆後の張力をインラインで測定し、線引
速度および被覆樹脂の温度に基づき光ファイバにかかる
真の張力を検出し、それに基づいて光ファイバ特性を制
御することを特徴とするものである。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて詳
細に説明する。図1は、本発明による光ファイバの製造
装置の一例を示したもので、図中1は光ファイバプリフ
ォム、2は線引炉、3は裸ファイバ、4は冷却管、5は
プライマリーコート被覆装置、6、8はUV照射装置、7
はセカンダリーコート被覆装置、9は被覆ファイバ、お
よび10は張力測定装置を示したものである。光ファイバ
の製造方法は、まず光ファイバプリフォーム1を線引炉
2に挿入し、これを加熱・溶融・延伸して裸ファイバ3
に線引し、裸ファイバ3を冷却管4で冷却し、プライマ
リーコート被覆装置5でプライマリーコートしたのちUV
照射装置6で硬化し、更にセカンダリーコート被覆装置
7で樹脂被覆したのちUV照射装置8で硬化して被覆ファ
イバ9を得る。この際、プライマリーコートとセカンダ
リーコートの樹脂温度を一定にして、被覆ファイバ9の
張力をインラインに設置された張力測定装置10で測定
し、被覆ファイバ9の張力と線引速度から(1)式によ
り真の張力を検出し、その値が50〜150gとなるようにキ
ャプスタンにより線引速度を調節すればよい。
【0007】図2の装置は線引時の裸ファイバと樹脂被
覆後のファイバにかかる張力の関係を調べるための光フ
ァイバの製造装置で、裸ファイバ張力測定装置21は、図
9のように構成された、3つのプーリー23と張力測定の
ためのロードセル22よりなるものを用い、また被覆ファ
イバ張力測定装置20は、図10のように構成された、3つ
のプーリー23と張力測定のためのロードセル22よりなる
ものを用い、張力をロードセル22により測定した。図の
装置を用いて、プリフォーム11を線引炉12で加熱溶融し
て、線引されて出てくる裸ファイバ13の張力および樹脂
被覆後のファイバ19の張力をそれぞれ裸ファイバ張力測
定装置21および被覆ファイバ張力測定装置20で測定して
比較すると、図3、4に示す結果が得られた。図3は線
引速度を100m/分と一定にした場合の線引炉温度と裸フ
ァイバと樹脂被覆後のファイバの張力の関係を、図4は
線引炉温度を2040℃と一定にした場合の線引速度と樹脂
被覆後のファイバの張力の関係を示したものである。図
3は線引炉温度の低下に伴って張力は指数関数的に増加
傾向を示しており、図4は線引速度が上昇すると樹脂被
覆後のファイバの張力が直線的に増加する傾向を示して
いる。樹脂被覆装置に供給される被覆樹脂の温度は被覆
樹脂の粘度に関係し、被覆樹脂の温度が高いと粘度が低
下するので樹脂被覆後の張力は低下し、被覆樹脂の温度
が低いと粘度が高いので樹脂被覆後の張力は増加する。
また、今回使用した条件において、樹脂の流動特性は、
ニュートン流体に近い挙動を示すものと考えられるため
に、裸ファイバの張力と樹脂被覆後のファイバの張力の
関係は線引速度に依存することがわかった。したがっ
て、被覆樹脂の温度が一定で、粘度が一定ならば樹脂被
覆後の張力の増加分Δt は、(1)式に示すように、単
純に線引速度Vfの一次関数で表すことができる。 Δt =aVf + b(a 、b は定数)…(1) この関係を用いると線引速度と樹脂被覆後の張力から裸
ファイバにかかる真の張力を求めることができ、またこ
の真の張力を線引速度を変化させることによって所定の
範囲に制御することが可能となる。被覆樹脂の温度を39
℃と一定にして各線引速度Vfにおける樹脂被覆後の張力
の増加分Δt を求めたところ表1に示す結果が得られ
た。
【0008】
【表1】
【0009】表1の結果より、被覆樹脂の温度が39℃に
おいて、式(1)のa 、b がa =0.22、 b=4として求
められた。また樹脂被覆後の張力の測定は、比較的簡単
な測定装置を用いてインラインで正確に測定でき、この
測定装置は、図10に示すような、3つのプーリー23と張
力測定のためのロードセル22より構成されたものが例示
される。
【0010】次に線引時の光ファイバにかかる真の張力
と光ファイバ特性の関係について説明する。この張力と
光の伝送損失(Loss)の関係は図5(a) (波長1.55μm の
場合)、図5(b) (波長1.3 μm の場合)に示すよう
に、光の波長が1.3 μm 、1.55μm のいずれの場合にお
いても、張力が50〜150gの範囲で、伝送損失(Loss)は低
い値を示すことが知られている。
【0011】この張力とモードフィールド径(MFD) の関
係を調べたところ、図6に示す結果が得られ、張力とモ
ードフィールド径は直線関係にあることが判った。従っ
て、張力を伝送損失の最低値を示す50〜150gの範囲に制
御すると、モードフィールド径の値は図より8.98〜9.27
μm の範囲となり、バラツキ幅を約0.24μm 以内にする
ことができる。
【0012】また、この張力とカットオフ波長(λc )
の関係を調べたところ、図7に示す結果が得られ、張力
とカットオフ波長(λc )は直線関係にあることが判っ
た。従って、張力を50〜150gの範囲に制御すると、カッ
トオフ波長(λc )の値は図より1230〜1300nmの範囲と
なりとなり、バラツキ幅を約70nm以内にすることができ
る。
【0013】更に、この張力と零分散波長λ0 の関係を
調べたところ、図8に示す結果が得られ、張力とλ0
直線関係にあることが判った。従って、張力を50〜150g
の範囲に制御すると、λ0 の値は図より1312〜1316nmの
範囲となりとなり、バラツキ幅を約4nm 以内にすること
ができる。
【0014】以上に述べたように、比較的単純で安価な
張力測定装置を用いて樹脂被覆後の張力をインラインで
測定して、線引時の真の張力を検出することができ、更
には線引速度を調節して、張力を50〜150gの範囲とする
ことにより、MFD 、λc 、λ0 等の光ファイバ特性のバ
ラツキを低く抑えることができ、各特性のバラツキを母
材の値よりも小さくすることが可能となる。
【0015】
【実施例】
実施例 図1に示した装置により、外径15mm、長さ140mm のシン
グルモード用光ファイバプリフォームを用い線引炉の温
度を2040℃とし裸ファイバの外径125mm として、プライ
マリーコートとセカンダリーコートの被覆樹脂の温度を
39℃と一定に保ち、外径250mm の被覆ファイバを2.0km
線引きし、裸ファイバの真の張力が55gとなるように被
覆後のファイバの張力を81g としてキャプスタンにより
線引速度を調整した。得られた光ファイバのモードフィ
ールド径(MFD) とカットオフ波長(λc )をロット数50
について調べたところ、モードフィールド径は平均値9.
2μm 、バラツキ幅0.15μm であり、カットオフ波長は
平均値1,300 μm 、バラツキ幅40nmであった。
【0016】比較例 実施例において、線引時の張力の制御を行わなかった以
外は同じ条件で光ファイバを2.0km 製造し、得られた光
ファイバのモードフィールド径(MFD) とカットオフ波長
(λc )をロット数50について調べたところ、モードフ
ィールド径は平均値9.3 μm 、バラツキ幅0.26μm であ
り、カットオフ波長は平均値1,250 μm、バラツキ幅80n
mであった。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、線引時の光ファイバに
かかる真の張力をインラインで正確に検出することがで
き、またこの張力を所定の範囲とすることで光ファイバ
特性の制御が可能で、母材特性のバラツキより光ファイ
バ特性のバラツキを小さくすることができ、従来よりも
使用できる母材の特性範囲が拡大された。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光ファイバの製造装置を示した図
である。
【図2】裸ファイバと樹脂被覆後のファイバの張力の関
係を調べるための光ファイバの製造装置を示した図であ
る。
【図3】線引炉温度と線引時の裸ファイバと樹脂被覆後
のファイバの張力の関係を示した図である。
【図4】線引速度と線引時の樹脂被覆後のファイバの張
力の関係を示した図である。
【図5】真の張力と光の伝送損失(Loss)の関係を示した
図で、(a)は波長1.55μm の場合、(b)は波長1.3
μm の場合である。
【図6】真の張力とモードフィールド径(MFD) の関係を
示した図である。
【図7】真の張力とカットオフ波長(λc )の関係を示
した図である。
【図8】真の張力と零分散波長(λ0 )の関係を示した
図である。
【図9】裸ファイバ張力測定装置の構成を示した図であ
る。
【図10】被覆ファイバ張力測定装置の構成を示した図で
ある。
【符号の説明】
1、11…光ファイバプリフォーム 2、12…線引炉 3、13…裸ファイバ 4、14…冷却管 5、15…プライマリーコート被覆装置 6、8、16、18… UV 照射装置 7、17…セカンダリーコート被覆装置 9、19…被覆ファイバ 10、20…被覆ファイバ張力測定装置 21…裸ファイバ張力測定装置 22…ロードセル 23…プーリー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】線引時の樹脂被覆後の張力をインラインで
    測定し、線引速度および被覆樹脂の温度に基づき光ファ
    イバにかかる真の張力を検出し、それに基づいて光ファ
    イバ特性を制御することを特徴とする光ファイバの製造
    方法。
  2. 【請求項2】樹脂被覆後の張力の増加分を線引速度の一
    次関数で表す請求項1に記載の光ファイバの製造方法。
  3. 【請求項3】光ファイバ特性を線引時の真の張力50〜15
    0gの範囲で制御する請求項1または2のいずれかに記載
    の光ファイバの製造方法。
JP33786096A 1996-12-18 1996-12-18 光ファイバの製造方法 Pending JPH10182181A (ja)

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