TW464771B - Method for manufacturing photo-fiber - Google Patents

Description

46 47 7 A7 B7 i、發明說明（） 【發明背景】 發明所顚之領域 本發明係關於種由拉線光纖基材來製造具有所希望 之光學特性之光纖的光嫌製造方法，特別係關於適用在 製造分散補償光纖之製造方法。 背景技術 於進行在光纖線路中傳播複數波長訊號之光通信的光 傳送系統中，爲了抑制於光纖線路中傳送之訊號波形劣 化，在訊號波長（例如1,55 // m )中，希望光纖線路之 累積波長分散的絕對値小。但是，.一般被使用作爲光纖 線路之標準單模光纖，於1.3 v m波長附近有零波長分 散’而在波長有17ps/nm/km左右之波長分 散。因而，僅適用該單模光纖的光纖線路中，不能進行 起因於訊號波形劣化之高位速度之光通信。於是，利用 在丨.5 5从m波長中具有負波長分散之分散補償光纖補償 該單模光纖之波長分散，用以減低在1.55//m波長之平 均波長分散之絕對値。 【發明之啓示】 本發明人等係根據習知之光纖線路檢討之結果，發現 如以下之課題。亦即，欲減低由單模光纖及分散補償光 纖所構成之光纖線路整體的平均波長分散絕對値，適當 地設計該單模光纖與分散補償光纖之長度比例，同時因 應於該單模光纖之波長分散特性，適當地設計該分散補 償光纖之波長分散，且必須依該設計來製造。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 於--------訂---------線1- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 464771 _____B7______ 五、發明說明（2 ) 但是，分散補償光纖之波長分散特性因應於玻璃直徑 (該分散補償光纖之纖維直徑）的變化而敏感地變化。 又，光纖基材之加工精確度不足，乂 1由預成形分析儀 之光纖基材折射率分布的測試精確度亦不夠。因此，難 以高精確度地製造具有以波長分散特性爲目標之分散補 償光纖。尙，上述之課題雖然顯著於製造分散補償光纖 時，但於製造其他種類之光纖之際亦產生。 本發明係欲解決上述課題者，同時以提供可容易地製 造具有以波長分散特性爲目標之光纖的光雄製造方法爲 目的。 關於本發明之光纖製造方法，係以控制所得之光纖外 徑來製造具有所希望之光學特性的光纖。於該光纖之製 造方法中，係首先由拉線光纖基材之一部分來測定所得 之一定長度的光織截止波長，基於該測定之截止波長， 爲了得到作爲目標之波Μ分散特性以求得目標玻璃直 徑，然後，也控制外徑成爲該求得之目標玻璃直徑一·如 拉線光纖基材之其餘部份。 如以上所述，依本發明之光纖製造方法，係由於直到 開始拉線光纖基材之後所得一定長度的光纖中，截止波 長之測定結果反饋於外徑控制，甚至在光纖基材之加工 精確度不佳，或以預成形分析儀之光纖基材折射率分布 的測試精確度不佳下，亦可容易地製造具有以波長分散 特性爲目標之光纖。 又，關於本發明之光纖製造方法，取代前述截止波 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ _ _ J— 1 1 H 1 1^1 n I { 么 - - n ϋ b! i ^ - t n n I n n t— [ I 」 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局貝工消費合作杜印製 A7 464771 _B7_____ 五、發明說明（3 ) 長，亦可利用光纖基材之拉線開始所得..一定長度之光纖 模場直徑的測定結果進行外徑控制。於此情況下，該光 纖製造方法中’係根據所測定之模場直徑，求得用以獲 得作爲目標之分散特性的目標玻璃直徑，然後，一邊控 制外徑成爲該求得之目標玻璃直徑一.邊拉線光纖基材之 其餘部份。 依如此之光纖製造方法，即使光纖基材之加工精確度 不佳，或由預成形分析儀之光纖基材折射率分布的測試 精確度不佳下，亦可容易地製造具有以波長分散特性爲 目標之光纖。 尙，關於本發明之各實形態，由以下之詳細說明及所 附圖式可更充分地了解。該等實施形態係僅用以例示所 不者，不能視爲用來限定本發明。 又，本發明進一步之應用範圍係由以下之詳細說明可 明白。然而，詳細之說明及特定之事例雖表示本發明之 較佳實施形態，但是僅用以表示例示者，於本發明之思 想及範圍之各種變形及改良即由本詳細說明，顯然該業 者就自明。 【圖式之簡單說明】 第1 A圖及第1 B圖表示用以實現本發明之光纖製造方 法的拉線裝置及測定裝置之槪略構造圖。 第2A圖表示波長分散與玻璃直徑（光纖外徑）之關 係曲線圖，第2 B圖表示截止波長與玻璃直徑（光纖外 徑）之關係曲線圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----；--------*-------^--^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〕 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

I 4 6 " 46 47 7 1 A7 ____ 五、發明說明（4 ) 第3圖說明本發明光纖製造方法中第1實施形態之流 程圖。 第4 A圖表示波長分散與玻璃直徑（光纖外徑）之關 係曲線圖，第4 B圖表示截止波長與玻璃直徑（光纖外 徑）之關係曲線圖。 第5圖說明本發明光纖製造方法中第2實施形態之流 程圖。 【用以實施發明之較佳形態】 以下’利用第1A〜2B、3、4A、4B及5圖說明本發明 之光纖製造方法的各實施形態。尙，圖式之說明中的同 一元件附予同·符號，省略重複之說明。 首先1說明關於本發明光纖製造方法中的拉線步驟。 第1 A圖表示用以實現本發明光纖製造方法的拉線裝置 之槪略構造圖。於第1 A圖之拉線裝置，光纖基材1係 固定於預先成形飼入器1 2，由該預先成形飼入器1 2導 入於加熱爐1 1之內部。然後，由加熱爐Π來加熱、熔 融光纖基材1之下部。從被熔融之光纖基材1下部拉線 之裸光纖，係從加熱爐1 1之下方拉出至外部。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 該裸光纖係由外徑測定器1 3來測定玻璃直徑d，由樹 脂覆膜部分1 4以樹脂被覆表面。亦即，於樹脂覆膜部 分Μ，在裸光纖表面由初級被覆模來塗敷紫外線硬化樹 脂，並由紫外線照射將該紫外線硬化樹脂暫時硬化。接 著，塗敷於該裸光纖之樹脂表面進行由次級被覆模再塗 布紫外線硬化樹脂，該塗敷的紫外線硬化樹脂由紫外線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） 4 6 47 7). _ A7 ___ R7 五、發明說明（5 ) 照射所硬化，獲得光纖原線2。而且，該光纖原線2係 依序藉由絞盤16及滾輪17~[9，捲繞於繞線管20。 由外徑測定器1 3所測定之裸光纖的玻璃直徑的資 訊，則輸入於控制部21。以該控制部2 1，分別控制由 加熱爐Η的光纖基材i之加熱溫度（拉線溫度）、絞 盤1 6之旋轉速度（亦即，光纖原線2拉線速度）、及 由預成形飼入器1 2之光纖基材1之供給速度。此時， 以D爲光纖基材1之外徑、以v 1爲光纖原線2之設定 拉線速度，以滿足以下之式（1)由控制部2 1來控制光纖 基材1之設定供給速度Vfl。

Vfl=vl d2/d2 . . ·⑴ (第1實施形態） 其次，利用第2A、2B及3圖來說明關於本發明之光 纖製造方法的第1實施形態。第2A圖表示波長分散與 玻璃直徑（裸光纖之外徑）的關係曲線圖，第2 B圖表 示截止波長與玻璃直徑（裸光纖之外徑）的關係曲線 圖。由該曲線圖可知，如玻璃外徑變化，則截止波長亦 變化，又，波長分散亦變化。亦即，所測定之實際截止 波長與目標截止波長的差，係對應於實際之波長分散與 目標波長分散的差。於是，在有關本實施形態1之光纖 製造方法，係位置所測定之實際截止波長與目標截止波 長的差來調整玻璃直徑，可對目標波長分散修正實際波 長分散。 第3圖用以說明本發明第1實施形態的光纖製造方法 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^--------訂---------線-·· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46 477 1 A7 B7 五、發明說明（6 ) 之流程圖。尙，關於本實施形態1之光纖製造方法，係 以顯示於第1A圖及第1B圖之拉線裝置及測定裝置來實 施。 於實施形態丨，係首先，準備折射率剖面在長方形方 向爲均勻的光纖基材1(步驟ST11)，由預成彤分析儀 來測定該光纖基材1之折射率分布（步驟ST12)。然 後，依據該測試結果或基材構造設計値，用來製造規定 波長（例如1.55/z m)具有作爲目標之波長分散的光纖 原線2之裸光纖的玻璃直徑。該求得之玻璃直徑成爲初 期玻璃直徑（步驟ST13)。 之後，光纖基材1固定於預成形飼入器12，由該預成 形飼入器12將光纖基材1導入於加熱爐11內。如此一 來，加熱、熔融光纖基材I之下端。於拉線下端在熔融 之光纖基材1之際，使所得之裸光纖的玻璃直徑成爲初 期玻璃直徑，由控制部分2 1進行外徑控制。 在此，自拉線開始後所得光纖原線2切出其一部份 (一定長度之被測定用光纖2a)(步驟ST14)，由第 1B圖所示之測定裝置210，用來測定該被測定之用光纖 2a的截止波長（步驟ST15 )。尙，被測定用光纖2a對 於測定截止波長具有充分之長度，具體而言爲Ini〜10m 左右。 於控制部2 1，比較該所測定之截止波長與目標截止波 長，依據該比較結果，修正用來製造具有於規定波長作 爲目標之波長分散的光纖原線2之裸光纖的玻璃直徑。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------I J4C---------訂--------線 (請先閱續背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印$衣 ^ 5 4 T T t A7 B7 五、發明說明（） 該被修正的玻璃直徑成爲目標玻璃直徑（步驟ST 16)。 例如，以d。爲初期玻璃直徑、λ ^爲目標截止波長、 λ 爲所測定之截止波長，則以如下之式（2)給與Η標玻 璃直徑d i。 di^dox^ ci /λ c〇 · · * (2) 接著，光纖基材1之其餘部分，使所得之裸光纖之玻 璃直徑形成目標直徑來拉線，製造具有所希望光學特性 的光纖（光纖原線2 )(步驟ST 1 7 )。 尙，於步驟ST 1 5所測定之截止波長與目標截止波長 的差在一定範圍內’則實際波長分散與目標波長分散的 差亦在容許範圍內，故可以原來的初期玻璃直徑作爲目 標玻璃直徑。例如，所測定之截止波長λ。。，對於目標 截止波長λ ，滿足以下條件（3)時，以原初期玻璃直徑 d。作爲目標玻璃直徑cl·。 λ ci— 10nm^ λ c〇^ λ ci + 10nm * · · (3) 另一方面，在所測定之截止波長λ 未能滿足上述條 件（3)時，由上述式（2)可求得目標玻璃直徑i。又，直 到於步驟ST 1 5中所測定之截止波長與目標截止波長的 差形成一定的範圍內1 一邊更新玻璃直徑亦可重複進行 步驟ST14-ST16的構成，並由此，可更確實地接近於具 有目標截止波長之玻璃直徑。 又，以原v 1光纖原線2之設定拉線速度使玻璃直徑 作目標玻璃直徑（或初期玻璃直徑），係依據上述式（1) 的光纖基材1之設定供給速度Vfl，同時由外徑測定器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----;-------一，於-------''--訂--------—線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 6 4 7 7 1 A7 ----------B7 五、發明說明（8 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 3使光纖原線2之玻璃直徑d作在線測定，依據該玻璃 直徑d控制絞盤1 6之旋轉速度，可維持一定之裸光纖 之玻璃直徑d。該等控制依控制部21來進行。 如以上之本實施形態1，測定拉線開始後所得一定長 度之光纖（被測定用光纖2a )的截止波長，求得依據該 測定結果所修正的目標玻璃直徑1並拉線光纖基材丨之 其餘部分，製造其玻璃直徑成爲目標玻璃直徑之經外徑 控制的光纖原線2。並由此，取使所準備之光纖基材之 加工精確度差，或由預成形分析儀的該光纖基材之折射 率分布的測定精確度差時，亦可容易地製造具有作爲目 標之波長分散特性的光纖。特別是該製造方法，係適用 於因應玻璃直徑之變化而波長分散特性會敏感地變化之 分散補償光纖的製造。 (第2實施形態） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其次，利用第4A、4B圖及第5圖說明關於本發明光 纖製造方法的第2實施形態。第4A圖表示波長分散與 玻璃直徑（裸光纖之外徑）的關係曲線圖，第4B圖表 示模場直徑與玻璃直徑（裸光纖之外徑）的關係曲線 圖。由該等曲線圖可知1如玻璃外徑變化，則模場直徑 亦變化，又，波長分散亦變化。亦即，所測定之實際模 場直徑與目標模場直徑的差，係對應於實際波長分散與 目標波長分散的差。於是，在本第2實施形態，係依據 所測定實際之模場直徑與目標模場直徑的差來調整玻璃 直徑，可對目標波長分散修正實際波長分散。 -10- ^本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公f 4, 6 4 7 7 1 A7 B7 五、發明說明（9 ) (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 第5圓係用以說明關於第2實施形態的光纖製造方法 之流程圖。尙，關於本第2實施形態之光纖製造方法’ 亦與第1實施形態相同，由顯示於第1A圖及第1B圖之 拉線裝置及測定裝置所實施。 第2實施形態，首先，準備折射率剖面在長方向爲均 勻的光纖基材1 (步驟ST2 1 )’由預成形分析儀測定該 光纖基材1之折射率分布（步驟S 2 2 )。然後，依據該 測定結果或基材構造設計値’求得用以製造在規定波長 (例如1 .5 5 /i m )具有作爲目標之波長分散的光纖原線 2之裸光纖的玻璃直徑。該所求得之玻璃直徑成爲初期 之玻璃直徑（步驟ST23 )。 之後，光纖基材1係固定於預成形飼入器12 ’由該預 成形飼入器1 2將光纖基材1導入加熱爐1 1內。並由 此，加熱、熔融光纖基材1之下端。下端在熔融之光纖 基材1之拉線時，欲使所得之裸光纖的玻璃直徑成爲初 期之玻璃直徑，由控制部分2 1進行外徑控制。 此處，切斷一部分由拉線開始後所得的光纖原線2 (被測定用光纖2a )(步驟ST24 ) ’由第1 B圖所示之 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 測定裝置2 1 0，測定被測定用光纖2a的模場直徑（歩驟 ST25 )。尙，被測定用光纖2a對於測定模場直徑具有 充分之長度’具體而言爲左右。 於控制部2 1，比較該所測定之模場直徑與目標模場直 徑，依據該比較結果，修正用來製造具有於規定波長作 爲目標之波長分散的光纖原線2之裸光纖的玻璃直徑。 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 46 47 7 1 A7 137 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（10 ) 該所修正之玻璃直徑成爲目標玻璃商徑（步驟ST26) ° 例如，以d。爲初期玻璃直徑、M i爲目標模場直徑、M° 爲所測定之模場直徑，則以如下之式（2)給與目標玻璃商 徑d丨。 di=d〇xMi/M〇 _ · ·⑷ 接著，光纖基材1之其餘部分，使所得之裸光纖之玻 璃直徑成爲目標直徑來拉線’製造具有所希望光學特性 的光纖原線2 (步驟S27 )。 尙，於步驟ST25所測定之模場直徑與目標模場直徑 的差在一定範圍內，係於實際波長分散與目標波長分散 的差亦在容許範圃內，故亦可以原有初期玻璃直徑作爲 目標玻璃直徑。例如，所測定之模場直徑M。，對於目標 模場直徑，滿足以下條件（5)時，則以原有初期玻璃 直徑d。爲目標玻璃直徑i。

Mi— OJ/imSMoSMi + OJym . · * (5) 另一方面，在所測定之模場直徑Me未能滿足上述條 件（5)時，由上述式（4)求得目標玻璃直徑i。又，直到 步驟ST25所測定之模場直徑與目標模場直徑的差成爲 在-定範圍內，一邊更新玻璃直徑一邊重複進行步驟 ST24〜ST26的構成亦可，並於此，可更確實地接近於具 有目標模場直徑之玻璃直徑。 又，仍以原有v 1作爲光纖原線2之設定拉線速度， 欲將玻璃直徑作成目標玻璃直徑（或初期玻璃直徑） 時，依據上述式（1)作爲光纖基材1之設定供給速度 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先闓讀背面之注意事項再瑱寫本頁、 訂 -線 4 6 4 7 7 1 A7 ___ B7 五、發明說明（11 )

Vf 1，時由外徑測定器13作線上測定光纖原線2之玻 璃直徑d，依據該玻璃直徑cl用來控制絞盤1 6之旋轉速 度，可維持··定之裸光纖之玻璃直徑d。該等之控制係 以控制部2 1進行。 如以上之本第2實施形態，測定拉線開始後所得之一 定長度之光纖（被測定用光纖2a )的模場直徑，求得依 據該測定結果所修正的目標玻璃直徑，加以拉線光纖基 材1之其餘部分，製造使玻璃直徑成爲目標玻璃直徑經 外徑控制之光《原線2。並由此，即使所準備光纖基材 之加工精確度差，或由預成形分析儀的該光纖基材之折 射率分布的測定精確度差時，亦可容易地製造具有作爲 目標之波長分散特性的光纖。特別是該製造方法，係適 用於因應玻璃直徑之變化而波長分散特性會敏感地變化 之分散補償光纖的製造。 由以上本發明之說明，明瞭本發明可依各種之變形。 如此之變形，並不認爲會從本發明之思想及範圍脫離， 對全部之該業者所自明之改良，係包含於以下之申請專 利範圍者。 【產業上之利用可能性】 依以上之本發明，於光纖基材之拉線開始後所得之一 定長度之光纖，測定截止波長及場模直徑之任·__ _--方’依 據所測定之截止波長或場模直徑，求得用以作目標獲得 波長分散特性之目標玻璃直徑’使其成爲該求得的目標 玻璃直徑一邊控制外徑，一邊拉線光纖基材之其餘部 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) k I I 1^1 I 1^1 f 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46 47 7 1 Α7 _ Β7 1、發明說明（） 分。因而’即使光纖基材之加工精確度差，或由預成形 分析儀之該光纖基材之折射率分布的測定精確度差，亦 可容易地製造具有作爲β標之波長分散特性的光纖。特 別是本發明，係適用於因應玻璃直徑（光纖外徑）之變 化而波長分散特性敏感地變化之分散補償光纖的製造。 符號說明 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 1 ... 光纖基材 2… 光纖原線 2a · ‘被測定用 光 纖 1 1 · •加熱爐 12- •預成形飼 入 器 13 · •外徑測定 器 Η··· •樹脂覆膜 部 分 16··- 絞盤 17.·. 滾輪 18"- 滾輪 19.-· 滾輪 20..· 繞線管 2 I… 控制部分 210· ••測定裝置 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格mo X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —訂---------線U.

Claims (1)

1. A8 B8 CS D8六、申請專利範圍 1. 一種光纖製造方法，用以拉線光纖基材並爲了製造具 有所希望之光學特性之光纖， 其中測定由拉線該光纖基材之一部份所得之一定 長度的光繊之截止波長，並依據該所測定之截止波長 來求得用以獲得作爲目標之波長分散特性之Η標玻 璃直徑，然後， 一邊進行外徑控制以形成所求得之目標玻璃直 徑，一邊拉線光纖基材之其餘部分。 2. —種光纖製造方法，用以拉線光纖基材並爲了製造具 有所希望之光學特性之光纖，其中測定由拉線該光纖 基材之一部份所得之一定長度的光繊之截止波長， 並依據所測定之模場直徑來求得用以獲得作爲目 標之波長分散特性之目標玻璃直徑，然後， --邊進行外徑控制以形成所求得之目標玻璃直 徑，一邊拉線光鹛莊材之其餘部分。 464771 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線_( 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15 - 本紙張I度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵Ο X 297公餐）