WO2006134718A1 - 光ファイバの線引き装置及び線引き方法 - Google Patents

光ファイバの線引き装置及び線引き方法 Download PDF

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optical fiber
roller
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respect
traveling direction
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Inventor
Yoshiaki Shimizu
Original Assignee
Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/03—Drawing means, e.g. drawing drums ; Traction or tensioning devices
    • C03B37/032—Drawing means, e.g. drawing drums ; Traction or tensioning devices for glass optical fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • 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
    • C03B37/027—Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
    • C03B37/02745—Fibres having rotational spin around the central longitudinal axis, e.g. alternating +/- spin to reduce polarisation mode dispersion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2205/00—Fibre drawing or extruding details
    • C03B2205/06—Rotating the fibre fibre about its longitudinal axis

Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber drawing device and a drawing method. More specifically, the optical fiber preform is heated and softened in the heating furnace, while the optical fiber preform drawn by the lower force capstan apparatus of the heating furnace is drawn.
  • the present invention relates to a drawing method and a drawing apparatus for implementing the drawing method.
  • a porous glass base material is manufactured by depositing glass fine particles by a shafting method (VAD method), an external method (OVD method), or the like.
  • VAD method a shafting method
  • OLED method an external method
  • the porous glass base material is dehydrated and sintered to form a transparent glass.
  • the preform made for optical fiber (hereinafter, simply referred to as “optical fiber preform”) is formed by drawing and shaping the glass-formed base material using an electric furnace, a glass lathe or the like, so that the shape and size can be handled by a drawing apparatus. (“Preform").
  • the optical fiber is taken out from the lower end side of the preform heated and softened in a heating furnace, and after a protective layer formed by UV grease or the like is added to the coating unit, the optical fiber is taken up in a winding device. It is wound on a bobbin.
  • the optical fiber thus manufactured includes a core part that propagates an optical signal with a high refractive index and a clad part that surrounds the core with a low refractive index, reflecting the structure of the preform.
  • PMD Dispersion
  • Non-Patent Document 1 describes a method for applying a spin to an optical fiber, for example, a method of bringing a roller having a rotation axis into contact with the optical fiber, which is not perpendicular to the traveling direction of the optical fiber to be drawn.
  • the spin applied to the optical fiber becomes one direction, and the optical fiber finally wound up One direction spin also remains.
  • Patent Document 1 discloses an apparatus that tilts the rotation axis of a roller within an angle range of ⁇ with respect to the traveling direction of the optical fiber in order to roll the optical fiber on a roller called a guide roller.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing the operation of the optical fiber drawing device 110 disclosed in Patent Document 1.
  • the drawing device 110 includes a swing guide roller 220 whose rotating shaft swings within an angle range of ⁇ with respect to the traveling direction of the optical fiber, and a first rotating shaft that does not swing. 1
  • a fixed guide roller 231 is provided on the traveling path of the optical fiber 200.
  • the optical fiber 200 is stretched over both the swing guide roller 220 and the first fixed guide roller 231.
  • the swing guide roller 220 and the first fixed guide roller 231 are provided.
  • the optical fiber 200 can be continuously twisted by swinging the rotation shaft of the swing roller 220 while drawing the optical fiber 200. Further, since the swing guide roller 220 is swung symmetrically with respect to the traveling direction of the optical fiber 200, spin in one direction does not remain with respect to the optical fiber 200!
  • Patent Document 1 discloses that the rotating shaft of the guide roller is also configured with a rack gear, a pion gear, and the like. , Respectively.
  • Patent Document 4 a method in which an optical fiber is sandwiched between opposing rollers and the two rollers are rotated in opposite directions and moved in a direction perpendicular to the rotation axis is disclosed in Patent Document 4, in which the opposing rollers are inclined in opposite directions.
  • Patent Document 5 describes that a roller having an arcuate concave surface is swung.
  • Non-Patent Literature 1 Journal of Lightwave Technology, Vol. 6, No. 9, Sept. 1988, p. 1402-1405, G. G. Askins and M. J. Marrone Patent Literature 1: JP-A-6-179710
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 9-243833
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-212587
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-302272
  • Patent Document 5 Special Table 2000-505413
  • Patent Document 6 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-292334
  • An object of the present invention is to provide an optical fiber drawing apparatus and a drawing method that can spin an optical fiber being drawn with a simple structure and operation.
  • a bobbin for winding an optical fiber with a protective layer which is disposed along the traveling path of the optical fiber between the heating furnace and the bobbin, and is perpendicular to the traveling direction of the optical fiber.
  • a rotating shaft arranged in the direction and having a contact surface inclined with respect to the rotating shaft on the peripheral surface, and being rotated along with the contact surface contacting the optical fiber.
  • an optical fiber drawing device further comprising an inclined roller that changes an inclination angle of the contact surface with respect to the optical fiber.
  • the inclination angle changes periodically and continuously according to the rotation of the inclination roller. This makes it possible to periodically change the angle of inclination of the abutting surface at the portion that abuts the optical fiber. Therefore, the spin applied to the optical fiber can be changed with a period of one rotation of the inclined roller at the longest.
  • the first and second guide rollers that are disposed before and after the optical fiber in the traveling direction of the optical fiber and press the optical fiber against the inclined roller are provided.
  • the contact surface of the inclined roller can be pressed against the optical fiber with a sufficient contact force, and the optical fiber can be efficiently spun.
  • an inclined roller can be disposed at an arbitrary position on the optical fiber path.
  • the drawing apparatus further includes an adjustment mechanism that adjusts an angle of the rotating shaft of the inclined roller with respect to the traveling direction of the optical fiber, and the rotating shaft is perpendicular to the traveling direction. It can be adjusted to make a direction. This prevents spins in one direction from remaining in the optical fiber.
  • a protective layer is formed on an optical fiber drawn from an optical fiber preform melted in a heating furnace and then wound around a bobbin.
  • a method of drawing an optical fiber which includes a step of periodically applying a twisting force to the optical fiber. This makes it possible to spin the optical fino that is subject to hardware resource constraints.
  • the tilt angle changes periodically and continuously according to the rotation of the tilt roller.
  • the inclination of the contact surface in the part contacting the optical fiber can be periodically changed.
  • the rotating shaft is disposed in a direction perpendicular to the traveling direction of the optical fiber, and the contact surface that is the peripheral surface is inclined with respect to the rotating shaft.
  • An inclined roller is introduced.
  • the inclination of the contact surface of the inclined roller continuously changes over its entire circumference. Therefore, if the tilt roller rotates in contact with the optical fiber, the tilt angle also changes periodically every maximum time. As a result, the PMD value can be reduced by spinning the optical fiber.
  • such a drawing apparatus can be easily realized by adding an inclined roller to a general drawing apparatus.
  • an effective spin that is not added by a drive mechanism that changes the angle of the rotation axis of the roller and its control device is applied to the optical fiber. be able to.
  • spins can be effectively applied to the optical fiber by using the inclined roll whose contact surface with the optical fiber is inclined with respect to the rotation axis.
  • an optical fiber suitable for optical transmission over a long distance where PM D is extremely small and high-density transmission of optical pulses can be obtained.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a drawing apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view showing an inclined roller of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the rotation angle ⁇ of the tilt roller and the tilt angle ⁇ .
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the rotation angle ⁇ of an inclined roller and the spin rate.
  • FIG. 5 is a view showing another aspect of the inclined roller of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing still another aspect of the inclined roller of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the tilt angle ⁇ of the tilt roller and the spin rate in the example.
  • FIG. 8 is a schematic view showing an example of a conventional spinning device.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the structure of a drawing device 100 for an optical fiber 30 according to one embodiment.
  • a heating furnace 10 for heating and melting the vicinity of the lower end of the preform 20 suspended from above is disposed at the upper end of the drawing apparatus 100.
  • a winding device including a capstan 80 and a bobbin 90 is disposed at the lower end of the drawing device 100.
  • a coating unit 40 that forms a protective layer formed on the surface of the optical fiber 30 is disposed below the heating furnace 10. The optical fiber 30 can be drawn from the preform 20 by the heating furnace 10, the coating unit 40, and the winding device.
  • the drawing device 100 includes an inclined roller 60 that abuts the optical fiber 30 from the side between the coating unit 40 and the winding device, and an upstream side of the inclined roller 60 in the traveling direction of the optical fiber 30. And a first guide roller 50 and a second guide roller 70 that are disposed on the downstream side and press the optical fiber 30 against the inclined roller 60. Therefore, the optical fiber 30 that has exited the coating unit 40 reaches the winding device after the inclined roller 60 is rotated.
  • FIG. 2 shows the shape of the inclined roller 60 that can be mounted on the drawing apparatus 100 as described above. It is a figure which shows one. As shown in the figure, the inclined roller 60 has a contact surface 64 having an inclined peripheral surface between a pair of flange portions 62 formed on both sides.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the detailed shape of the inclined roller 60.
  • the inclined roller 60 has a rotating shaft 66 at the center of a circular flange portion 62.
  • the rotating shaft 66 is disposed in a direction perpendicular to the traveling direction of the optical fiber 30.
  • the contact surface 64 is inclined to the maximum angle ⁇ with respect to the rotation shaft 66 in each of the cross sections cut by the plane including the rotation shaft 66. Also, as shown in the front view in the figure
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the rotation angle ⁇ of the tilting roller 60 and the spin amount S applied to the optical fiber 30 by the tilting roller 60.
  • the spin amount S applied to the optical fiber 30 changes periodically and constantly according to the rotation angle ⁇ of the inclined roller 60. Accordingly, the optical fiber 30 that has passed through the inclined roller 60 is rotated clockwise and then counterclockwise each time the inclined roller 60 rotates. This spin is in the furnace 10 It is transmitted to the melted part of the preform 20 inside, and the solidified optical fiber can be given a permanent spin. Further, the spin amount S applied to the optical fiber 30 while the inclined roller 60 rotates is generated equally in both positive and negative directions. Accordingly, spin in one direction with respect to the optical fiber 30 does not remain.
  • the first guide roller 50 and the second guide roller 70 are provided above and below the inclined roller 60 in the traveling direction of the optical fiber 30, so that the optical fiber 30 is moved relative to the inclined roller 60. Can be brought into good contact. That is, by bringing the first guide roller 50 and the second guide roller 70 and the inclined roller 60 into contact with the optical fiber 30 so as to face each other, the tension is increased and the optical fiber 30 is brought into contact with the inclined roller 60. Can be strongly pressed against 64.
  • the tension of the optical fiber 30 is considered to be constant, the travel path of the optical fiber 30 is bent by the first guide roller 50, the second guide roller 70, and the inclined roller 60, and the optical fiber 30
  • the winding angle of the inclined roller 60 By increasing the winding angle of the inclined roller 60, the action of the inclined roller 60 on the optical fiber 30 can be increased.
  • the winding angle of the optical fiber 30 with respect to the inclined roller 60 is too large, it becomes difficult for the optical fiber 30 to roll on the control surface 64, so the winding angle of the optical fiber 30 is in the range of 20 degrees or more and 90 degrees or less. Is preferred.
  • the surfaces of the first guide roller 50 and the second guide roller 70 that are in contact with the optical fiber 30 are V-shaped or U-shaped to suppress vibration in the radial direction of the optical fiber 30.
  • the circumferential length of the contact surface 64 of the inclined roller 60 corresponds to the period of spin applied to the optical fiber 30. Therefore, by selecting the diameter of the inclined roller, spin can be performed at a desired cycle. Power to power S
  • the period of spin applied to the optical fiber 30 should be shorter than the mode force coupling length of the optical fiber 30. To make it easier to manufacture the rollers, it is preferable that the average diameter of the inclined rollers 60 be about 50 mm to 300 mm! / ⁇
  • the spin amount S with respect to the optical fiber 30 is The most
  • FIG. 5 and 6 are diagrams showing other shapes of the contact surface 64 of the inclined roller 60.
  • FIG. As shown in these drawings, the cross-sectional shape of the contact surface 64 can be formed in a smooth concave shape or convex shape.
  • the theoretical variation of the spin amount S applied to the optical fiber 30 is different from the sine wave expressed by the formula [Equation 1].
  • such a shape can be corrected so that the fluctuation of the spin amount S actually generated in the optical fiber 30 is continuous.
  • the drawing device 100 as described above can be easily formed by adding the inclined roller 60 to the many drawing devices 100, and preferably further adding the first guide roller 50 and the second guide roller 70. .
  • the fluctuation of the spin amount S held in the optical fiber 30 is generated by the shape of the inclined roller 60, it is not necessary to provide an additional driving device or control device.
  • the optical fiber 30 was drawn using the drawing device 100 having the structure shown in FIG.
  • the heating furnace 10 was charged with a preform 20 having a diameter of 60 mm, and the optical fiber 30 was pulled out from the lower side of the heating furnace 10.
  • the optical fiber 30 is formed by forming a protective layer of two layers by ultraviolet curable resin, and then sequentially passes through the first guide roller 50, the inclined roller 60, and the second guide roller 70, and the capstan 80 Was wound around bobbin 90.
  • the set temperature of the heating furnace 10 was 2,280 ° C, and the drawing tension was about 200 g.
  • the average diameter of the inclined roller 60 is 200 mm, and the maximum inclination angle ⁇ of the contact surface 64 is 0.
  • Table 1 shows that the maximum tilt angle ⁇ is 0.5 degrees.
  • the PMD value shown in Table 1 As can be seen, the optical fibers 30 according to Examples 1 to 5 manufactured while applying a spin using the inclined roller 60 are different from the optical fibers 30 according to the comparative examples (1 to 5). Overall, the PMD value is remarkably low.

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Abstract

　光ファイバ用のプリフォーム２０を加熱して溶融させる加熱炉１０と、加熱炉１０内のプリフォーム２０から線引きにより引き出した光ファイバ３０に保護層を形成するコーティングユニット４０と、保護層を備えた光ファイバ３０を巻き取る巻き取り機９０を備えた線引き装置１００であって、加熱炉１０および巻き取り機９０の間において光ファイバ３０の走行経路に沿って配置され、光ファイバ３０の走行方向と直角をなす方向に配置された回転軸６６を有し、且つ、周面上に回転軸に対して傾斜した当接面６４を有して、当接面６４を光ファイバ３０に当接させつつ回転軸６６の周りに連れ回されることにより、当接面６４の光ファイバ３０に対する傾斜角が変化する傾斜ローラ６０を更に備える。

Description

明 細 書
光ファイバの線引き装置及び線引き方法
技術分野
[0001] 本発明は、光ファイバの線引き装置及び線引き方法に関する。より詳細には、加熱 炉内で光ファイバ用プリフォームを加熱して軟ィ匕させる一方、加熱炉の下部力 キヤ プスタン装置で引き取ることにより細径ィ匕された光ファイバを線引きする光ファイバの 線引き方法とそれを実施する線引き装置に関する。
[0002] なお、文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記特許出願 の明細書に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本件明細書の記載の 一部とする。
特願 2005— 172729号 出願曰 2005年 6月 13曰
背景技術
[0003] 光ファイバの線引きに使用されるプリフォームの製造では、まず、軸付け法 (VAD 法)、外付け法 (OVD法)等によりガラス微粒子を堆積して多孔質ガラス母材を製造 する。次に、多孔質ガラス母材を脱水 '焼結して透明ガラス化する。続いて、ガラスィ匕 された母材を電気炉、ガラス旋盤等を用いて延伸、整形することにより、線引き装置 で取り扱うことができる形状および寸法にして、光ファイバ用のプリフォーム（以下、単 に「プリフォーム」と記載する）とする。
[0004] また、プリフォーム力も光ファイバを引き出す線引き装置は、最上部に加熱炉を備え る。光ファイバは、加熱炉において加熱、軟ィ匕されたプリフォームの下端側から取り出 され、コーティングユニットにお 、て UV榭脂等により形成された保護層を付加された 後、巻き取り装置においてボビンに巻き取られる。こうして製造された光ファイバは、 プリフォームの構造を反映して、高屈折率を有して光信号を伝搬するコア部と、低屈 折率を有してコアを包囲するクラッド部を備える。
[0005] 光ファイバの理想的な断面構造においては、円形のコア部と、それを均一な厚さで 包囲するクラッド部がそれぞれ完全な円形をなして、コア部とクラッド部の中心が一致 する。し力しながら、実際に製造される光ファイバの多くでは、理想的な断面構造を 形成されない。その原因は、プリフォームが当初より有していた非円性、線引き炉内 における熱分布等による不均一な加熱等により光ファイバに残留歪みが誘起される ことであると推定される。
[0006] コア部の断面形状が円形力 ずれて非円形状になると、光ファイバ内を伝搬する光 信号において互いに直交する偏波面を持つモード間の伝搬速度に差異が生じて、 いわゆる偏波モード分散 (以下、「PMD」と記載する）が発生する。光信号の伝送距 離が長い場合、パルス密度の高い光信号を伝送した場合等に PMDが生じると、パ ルスの一部が重なる等して受信側で光信号の判別が困難になるので、 PMDは少な いことが望ましい。
[0007] 光ファイバの PMDを低減する方法のひとつとして、線引き工程において光ファイバ にねじれまたはスピン (以下、統一して「スピン」と記載する）を加えるファイバスピンと いう方法がある。光ファイノ にスピンを掛ける方法としては、例えば、線引きされる光 ファイバの走行方向に対して直角ではな 、回転軸を有するローラを光ファイバに当 接させる方法に関する記載が非特許文献 1にある。し力しながら、非特許文献 1に記 載された方法では、ローラの回転軸の傾斜が固定されているので光ファイバに掛カる スピンが一方向となり、最終的に巻き取られた光ファイバにも一方向のスピンが残留 する。
[0008] そこで、スピンを掛けるために用いるローラの回転軸の傾きを周期的に変化させて、 光ファイバにかけられるスピンが一方向になるのを防止することが提案される。特許 文献 1には、ガイドローラと呼ばれるローラ上で光ファイバを転動させるために、ローラ の回転軸を光ファイバの進行方向に対して士 Θの角度範囲で傾ける装置が開示さ れる。
[0009] 図 8は、特許文献 1に開示された光ファイバの線引き装置 110の動作を模式的に示 す図である。同図に示すように、この線引き装置 110は、光ファイバの進行方向に対 して士 Θの角度範囲で回転軸が揺動する揺動ガイドローラ 220と、回転軸が揺動し な 、第 1固定ガイドローラ 231とを光ファイバ 200の走行経路上に備えて 、る。光ファ ィバ 200は、揺動ガイドローラ 220および第 1固定ガイドローラ 231の両方にかけ渡さ れている。このような揺動ガイドローラ 220および第 1固定ガイドローラ 231を備えた 線引き装置 110において、光ファイバ 200を線引きしながら揺動ローラ 220の回転軸 を揺動させることにより、光ファイバ 200に連続的に変化するねじれを与えることがで きる。また、光ファイバ 200の走行方向に対して対称に揺動ガイドローラ 220を揺動さ せるので、光ファイバ 200に対して一方向のスピンが残留することがな!、。
[0010] ガイドローラの回転軸の角度を傾ける機構としては、ガイドローラの回転軸をラック ギア、ピ-オンギア等力も構成することが特許文献 1に、モーターで駆動することが特 許文献 3に、それぞれ記載される。また、対向するローラの間に光ファイバを挟み、 2 つのローラを互いに逆向きに回転させて回転軸と直交する方向に移動させる方法が 特許文献 4に、対向するローラを互いに反対方向に傾斜させることが特許文献 5に、 円弧状凹面を有するローラを揺動させることが特許文献 6に、それぞれ記載される。
[0011] し力しながら、これらの方法および装置は、いずれもローラの回転軸の傾きや位置 を変動させる構造なので、部品点数が多ぐ複雑な構造になる。また、装置の寸法も 大きくなるので、既設の線引き装置に取り付ける場合は設置場所が取れないという問 題があった。また、回転軸の傾斜を変動させる駆動系を制御するために、制御装置 が別に必要になるので、設営および設定作業も容易ではなかった。
非特許文献 1 Journal of Lightwave Technology, Vol. 6, No. 9, Sept . 1988, p. 1402- 1405, G. G. Askins and M. J. Marrone 特許文献 1：特開平 6— 179710号公報
特許文献 2：特開平 9 - 243833号公報
特許文献 3：特開 2003— 212587号公報
特許文献 4：特開 2001— 302272号公報
特許文献 5：特表 2000 - 505413号公報
特許文献 6：特開 2003 - 292334号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0012] 本発明は、簡潔な構造および動作で線引き中の光ファイバにスピンを掛けることが できる光ファイバの線引き装置及び線引き方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 [0013] 本発明の第 1の形態として、光ファイバ用プリフォームを加熱して溶融させる加熱炉 と、加熱炉内の光ファイバプリフォーム力も線引きにより引き出した光ファイバに保護 層を形成するコーティングユニットと、保護層を備えた光ファイバを巻き取るボビンを 備えた線引き装置であって、加熱炉およびボビンの間において光ファイバの走行経 路に沿って配置され、光ファイバの走行方向と直角をなす方向に配置された回転軸 を有し、且つ、周面上に回転軸に対して傾斜した当接面を有して、当接面を光フアイ バに当接させつつ連れ回されることにより、当接面の光ファイバに対する傾斜角が変 化する傾斜ローラを更に備える光ファイバの線引き装置が提供される。これにより、線 引きされる光ファイバに当接する傾斜ローラを付加するカゝ、光ファイバ〖こ当接する口 ーラのひとつを傾斜ローラと交換するという簡便な構造で、光ファイバにスピンを与え ることがでさる。
[0014] また、ひとつの実施形態によると、上記線引き装置において、傾斜角が、傾斜ロー ラの回転に従って周期的且つ連続的に変化する。これにより、光ファイバに当接する 部分における当接面の傾斜の角度を周期的に変化させることができる。従って、光フ アイバに掛けられるスピンも、最長で傾斜ローラの 1回転にわたる周期で変化させるこ とがでさる。
[0015] また、他の実施形態によると、上記線引き装置において、光ファイバの走行方向に ついて光ファイバの前後に配置され、光ファイバを傾斜ローラに対して押し付ける第 1及び第 2のガイドローラを更に備える。これにより、傾斜ローラの当接面を、十分な 当接力で光ファイバに押し当てることができ、光ファイバに効率よくスピンを掛けること ができる。また、一対のガイドローラを組み合わせることにより、光ファイバの経路上の 任意の位置に傾斜ローラを配置できる。
[0016] 更に、他の実施形態によると、上記線引き装置において、光ファイバの走行方向に 対する傾斜ローラの回転軸の角度を調整する調整機構を更に備え、回転軸が走行 方向に対して直角な方向をなすように調整できる。これにより、光ファイバに対して一 方向のスピンが残留することが防止される。
[0017] また、本発明の第 2の形態として、加熱炉内で溶融した光ファイバ用プリフォームか ら線引きした光ファイバに保護層を形成した後にボビンに巻き取る線引き方法にお!ヽ て、
加熱炉およびボビンの間において光ファイバの走行経路に沿って配置され、光ファ ィバの走行方向と直角をなす方向に配置された回転軸を有し、且つ、周面上に回転 軸に対して傾斜した当接面を有して、当接面を光ファイバに当接させつつ連れ回さ れることにより、当接面の光ファイバに対する傾斜角が変化する傾斜ローラを光フアイ バに当接させて、光ファイバをねじる力を光ファイバに周期的にかける手順を含む光 ファイバの線引き方法が提供される。これにより、ハードウェア資源の制約を受けるこ となぐ光ファイノ にスピンを掛けることができる。
[0018] また、ひとつの実施形態によると、上記線引き装置において、傾斜角が、傾斜ロー ラの回転に従って周期的且つ連続的に変化する。これにより、光ファイバに当接する 部分における当接面の傾斜を周期的に変化させることができる。
[0019] ただし、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではな V、。これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。
発明の効果
[0020] 上記の線引き装置および線引き方法においては、光ファイバの走行方向に対して 直角な方向に配置された回転軸を有する一方で、その周面である当接面が回転軸 に対して傾斜した傾斜ローラが導入される。傾斜ローラの当接面の傾斜は、その全周 にわたつて連続的に変化する。従って、傾斜ローラが光ファイバに当接した状態で回 転すると、傾斜角度も最大 1周毎に周期的に変化する。これにより、光ファイバにスピ ンをかけて、 PMD値を低減させることができる。また、このような線引き装置は、一般 的な線引き装置に傾斜ローラを付加させて容易に実現できる。更に、光ファイバに対 するスピンの印加は、傾斜ローラの形状により生じるので、ローラの回転軸の角度を 変化させる駆動機構およびその制御装置等が付加することなぐ有効なスピンを光フ アイバにかけることができる。
[0021] 本発明によれば、光ファイバとの当接面が回転軸に対して傾斜した傾斜ロールを用 いることにより、光ファイバに効果的にスピンを印加することができる。これにより、 PM Dが極めて小さぐ長距離間の光伝送や、光パルスの高密度伝送に好適な光フアイ バが得られる。 図面の簡単な説明
[0022] [図 1]本発明の線引き装置の概要を示す図である。
[図 2]本発明の傾斜ローラを示す正面図である。
[図 3]傾斜ローラの回転角 Θと傾斜角 φとの関係を示す図である。
[図 4]傾斜ローラの回転角 Θとスピン量との関係を示すグラフである。
[図 5]本発明の傾斜ローラの別の態様を示す図である。
[図 6]本発明の傾斜ローラの更に別の態様を示す図である。
[図 7]実施例での傾斜ローラの傾斜角 φ とスピン量との関係を示すグラフである。
0
[図 8]従来のスピニング装置の例を示す概略図である。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。ただし、以下の実施形態は 請求の範隨こかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明され て 、る特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らな 、。
[0024] 図 1は、ひとつの実施形態に係る光ファイバ 30の線引き装置 100の構造を模式的 に示す図である。同図に示すように、線引き装置 100の上端には、上方から吊り下げ られたプリフォーム 20の下端近傍を加熱して溶融させる加熱炉 10が配置される。一 方、線引き装置 100の下端には、キヤプスタン 80およびボビン 90を含む巻き取り装 置が配置される。また、加熱炉 10の下方には、紫外線硬化性榭脂等により形成され た保護層を光ファイバ 30の表面に形成するコーティングユニット 40が配置される。こ れら、加熱炉 10、コーティングユニット 40および巻き取り装置によって、プリフォーム 2 0から光ファイバ 30を線引きすることができる。
[0025] 更に、この線引き装置 100は、コーティングユニット 40および巻き取り装置の間に、 光ファイバ 30に側方から当接する傾斜ローラ 60と、光ファイバ 30の走行方向につい て傾斜ローラ 60の上流側および下流側に配置されて、光ファイバ 30を押し傾斜ロー ラ 60に押し付ける第 1ガイドローラ 50および第 2ガイドローラ 70を備える。従って、コ 一ティングユニット 40を出た光ファイバ 30は、傾斜ローラ 60を連れ回した後に、巻き 取り装置に到達する。
[0026] 図 2は、上記のような線引き装置 100に実装できる傾斜ローラ 60のとり得る形状の ひとつを示す図である。同図に示すように、傾斜ローラ 60は、両側部に形成された一 対のフランジ部 62の間に、周面の傾斜した当接面 64を有する。
[0027] 図 3は、上記傾斜ローラ 60の詳細な形状を説明する模式図である。同図中に側面 図で示すように、傾斜ローラ 60は、円形のフランジ部 62の中心に回転軸 66を有する 。回転軸 66は、光ファイバ 30の走行方向にたいして直角をなす方向に配置される。 一方、当接面 64は、回転軸 66を含む平面により切られた断面の各々において、回 転軸 66に対して最大角度 φ まで傾斜している。また、同図中に正面図で示すように
0
、当接面 64の傾斜は、図上の上側の傾斜角度 φに対して下側では角度 φになる ように、連続的に変化している。従って、傾斜ローラ 60が回転しながら光ファイバ 30 に当接した場合、光ファイバ 30に対する当接面 64の角度 φは連続的に変化する。 なお、傾斜ローラ 60がー回転すると傾斜角度 φは元に戻る。このような傾斜ローラ 6 0の回転角度 Θと、当接面 64の傾斜角度 φの関係は、下記の数式 [数 1]で表すこと ができる。
[数 1]
Figure imgf000009_0001
[0028] また、傾斜ローラ 60が回転角度 Θまで回転したときに、当接面 64が傾斜角度 φで 光ファイバ 30に当接する場合、光ファイバ 30に掛力るスピン量 S (turnZm)は、下 記の数式 [数 2]で示される。なお、数式 [数 2]において、「 φ 」は、当接面 64の傾斜
0
角度 Φの最大値である。また、「d」は、光ファイバ 30の径 m)を表す。
[数 2]
Figure imgf000009_0002
[0029] 図 4は、傾斜ローラ 60の回転角度 Θと、傾斜ローラ 60により光ファイバ 30にかけら れるスピン量 Sとの関係を示すグラフである。同図に示すように、光ファイバ 30に対し て掛けられるスピン量 Sは、傾斜ローラ 60の回転角度 Θに応じて周期的且つ不断に 変化する。従って、傾斜ローラ 60を通過した光ファイバ 30には、傾斜ローラ 60がー 回転する毎に右回転、次いで左回転のスピンが加えられる。このスピンは加熱炉 10 内のプリフォーム 20の溶融部に伝達され、固化した光ファイバに恒久的なスピンを与 えることができる。また、傾斜ローラ 60がー回転する間に光ファイバ 30に掛力るスピン 量 Sは、正負両方に等しく発生する。従って、光ファイバ 30に対して一方向のスピン が残留することはない。
[0030] なお、傾斜ローラ 60の回転軸 66の方向力 光ファイバ 30の走行方向に対して直角 ではない場合は、直角に対する回転軸 66の傾きに応じて、光ファイバ 30に一定方向 のスピンが継続的に発生する。従って、傾斜ローラ 60の回転軸 66の傾斜を調節する 機構を設けて、回転軸 66が光ファイバ 30に対して正確に直角な方向をなすように調 整することが好ましい。これは、換言すれば、ボビン 90に巻き取った光ファイバ 30に 一方向のスピンが残っていた場合には、傾斜ローラ 60の回転軸 66の角度を適切に 調節することにより、一方向のスピンの発生を防止できる。
[0031] また、線引き装置 100において、光ファイバ 30の走行方向について傾斜ローラ 60 の上方および下方に第 1ガイドローラ 50および第 2ガイドローラ 70を設けることにより 、光ファイバ 30を傾斜ローラ 60に対して良好に当接させることができる。即ち、第 1ガ イドローラ 50および第 2ガイドローラ 70と傾斜ローラ 60が互いに対向するように光フ アイバ 30に当接させることにより、テンションを上昇させて光ファイバ 30を傾斜ローラ 60の当接面 64に強く押し付けることができる。
[0032] また、光ファイバ 30のテンションが一定であると考えれば、第 1ガイドローラ 50およ び第 2ガイドローラ 70と傾斜ローラ 60により光ファイバ 30の走行経路を屈曲させて、 光ファイバ 30の傾斜ローラ 60に対する巻き付き角度を大きくして、傾斜ローラ 60の 光ファイバ 30に対する作用を大きくすることができる。ただし、傾斜ローラ 60に対する 光ファイバ 30の巻き付け角度が大きすぎると、統制面 64上で光ファイバ 30が転動し にくくなるので、光ファイバ 30の巻き付け角度は 20度以上、 90度程以下の範囲が好 ましい。また、第 1ガイドローラ 50および第 2ガイドローラ 70において光ファイバ 30に 当接する面は、 V形または U形として、光ファイバ 30の径方向への振動を抑制するこ とが望ましい。
[0033] 更に、傾斜ローラ 60の当接面 64の円周長さは、光ファイバ 30にかけるスピンの周 期に相当する。従って、傾斜ローラの径を選択することにより所望の周期でスピンを 力けること力 Sできる。光ファイバ 30にかけるスピンの周期は、光ファイバ 30のモード力 ップリング長よりも短くすることが望ま 、。ローラの製作を容易にすると 、う観点も併 せると、傾斜ローラ 60の直径の平均が 50mmから 300mm程度とすることが好まし!/ヽ
[0034] なお、例えば、光ファイバ 30の径 dを 245 μ m、傾斜ローラ 60の当接姪 64の最大 傾斜量 Φ を 0. 5度に、それぞれ設定すると、光ファイバ 30に対するスピン量 Sは、最
0
大で 11. 3 (turnZm)程度になる。ただし、これは当接面 64およびと光ファイバ 30 の間で滑りが全く発生しない場合の値である。実際には多少の滑りが発生するので、 傾斜ローラ 60の平均直径と最大傾斜量 φ は、実験により較正することが望ましい。
0
[0035] 図 5および図 6は、傾斜ローラ 60の当接面 64の他の形状を示す図である。これらの 図に示すように、当接面 64の断面形状は、滑らかな凹状または凸状に形成すること もできる。この場合は、光ファイバ 30に対して掛けられるスピン量 Sの理論上の変動 は、数式 [数 1]式で示した正弦波とは異なる。し力しながら、このような形状により、実 際に光ファイバ 30に発生するスピン量 Sの変動が連続的になるように補正できる場合 もめる。
[0036] 上記のような線引き装置 100は、多くの線引き装置 100に、傾斜ローラ 60を付加し 、好ましくは更に第 1ガイドローラ 50および第 2ガイドローラ 70を付加することにより容 易に形成できる。また、光ファイバ 30にカ卩えられるスピン量 Sの変動は、傾斜ローラ 6 0の形状により発生するので、そのために付加的な駆動装置あるいは制御装置を設 けなくてもよい。
実施例 1
[0037] 図 1に示した構造を有する線引き装置 100を用いて、光ファイバ 30の線引きを行つ た。加熱炉 10には、直径 60mmのプリフォーム 20を装入し、加熱炉 10の下側から光 ファイバ 30を引き出した。光ファイバ 30は、コーティングユニット 40において、紫外線 硬化性榭脂により 2層の保護層を形成した後、第 1ガイドローラ 50、傾斜ローラ 60お よび第 2ガイドローラ 70を順次通過して、キヤプスタン 80を介してボビン 90に巻き取 つた。線引きにあたっては、光ファイバ 30の外径が 125 mになるように、外径測定 器で光ファイバ 30の径をモニターしながら、キヤプスタン 80による弓 Iき取り速度を調 節した。また、加熱炉 10の設定温度は 2, 280°Cとし、線引き張力は約 200gとした。
[0038] また、傾斜ローラ 60の平均直径を 200mmとし、当接面 64の最大傾斜角度 φ を 0
0
. 5度にした場合と、 0. 3度にした場合の 2種類の線引きを実施した。なお、当接面 6 4および光ファイバ 30の間で滑りがないと仮定した場合に、光ファイバ 30にかけられ るスピン量 Sの計算値を、グラフにより図 7に併せて示す。
[0039] 上記のような製造条件で、各々の長さが 10kmの光ファイバ 30を、実施例に係る試 料として 5本作製した。また、比較のために、第 1ガイドローラ 50、傾斜ローラ 60およ び第 2ガイドローラ 70を取り外した状態で、同じ線引き装置 100により、長さ 10kmの 5本の光ファイバ 30を比較例に係る試料として作製した。（比較例 1〜5)
[0040] 上記の各試料につ!、て、それぞれの PMD値を測定した。 PMD値の測定は、 JME
(Jones Matrix Eigenanalysis)法により、直径 300mmに卷いた光ファイバ 30を ボビン 90から外し、水中に沈漬して光ファイバ 30にかかる応力を低減させた状態で 測定した。測定結果を下記の表 1に示す。なお、傾斜ローラ 60の当接面 64の最大傾 斜角度 Φ を 0. 5度にした場合と、 0. 3度にした場合については、いずれも十分に低
0
い PMD値が測定されたので、表 1には、最大傾斜角度 φ が 0. 5度の傾斜ローラ 60
0
を用いて作製した試料の PMD値を、実施例 1〜5として記載した。
[0041] [表 1]
Figure imgf000012_0001
表 1に示す PMD値力 判る通り、傾斜ローラ 60を用いてスピンをかけながら作製さ れた実施例 1〜5に係る光ファイバ 30は、比較例（1〜5)に係る光ファイバ 30に対し て、全体に PMD値が顕著に低い。
[0043] 以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実 施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または 改良を加え得ることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形 態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載力も明らかである。 産業上の利用可能性
[0044] 簡便な装置の追加で、容易に PMDの小さな光ファイバを得ることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 光ファイバ用プリフォームを加熱して溶融させる加熱炉と、前記加熱炉内の前記光 ファイバプリフォーム力 線引きにより引き出した光ファイバに保護層を形成するコ一 ティングユニットと、保護層を備えた光ファイバを巻き取るボビンを備えた線引き装置 であって、
前記加熱炉および前記ボビンの間にお 、て前記光ファイバの走行経路に沿って配 置され、前記光ファイバの走行方向と直角をなす方向に配置された回転軸を有し、 且つ、周面上に前記回転軸に対して傾斜した当接面を有して、前記当接面を前記 光ファイバに当接させつつ前記回転軸の周りに連れ回されることにより、前記当接面 の前記光ファイバに対する傾斜角が変化する傾斜ローラを更に備える光ファイバの 線引き装置。
[2] 前記傾斜角が、前記傾斜ローラの回転に従って周期的且つ連続的に変化する請 求項 1に記載の線引き装置。
[3] 光ファイバの走行方向について前記光ファイバの前後に配置され、前記光ファイバ を前記傾斜ローラに対して押し付ける第 1及び第 2のガイドローラを更に備える請求 項 1又は 2に記載の線引き装置。
[4] 前記光ファイバの走行方向に対する前記傾斜ローラの回転軸の角度を調整する調 整機構を更に備え、前記回転軸が前記走行方向に対して直角をなすように調整でき る請求項 1から請求項 3までのいずれか 1項に記載の線引き装置。
[5] 加熱炉内で溶融した光ファイバ用プリフォーム力も線引きした光ファイバに保護層 を形成した後にボビンに巻き取る線引き方法において、
前記加熱炉および前記ボビンの間にお 、て前記光ファイバの走行経路に沿って配 置され、前記光ファイバの走行方向と直角をなす方向に配置された回転軸を有し、 且つ、周面上に前記回転軸に対して傾斜した当接面を有して、前記当接面を前記 光ファイバに当接させつつ前記回転軸の周りに連れ回されることにより、前記当接面 の前記光ファイバに対する傾斜角が変化する傾斜ローラを前記光ファイバに当接さ せて、前記光ファイバをねじる力を前記光ファイバに周期的に掛ける手順を含む光フ アイバの線引き方法。 [6] 前記傾斜角が、前記傾斜ローラの回転に従って周期的且つ連続的に変化する請 求項 5に記載の線引き方法。
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