WO2017088167A1 - 光纤摆动装置及光纤的制造方法 - Google Patents

光纤摆动装置及光纤的制造方法 Download PDF

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高崎卓
末森茂
内山幸一
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住友电气工业株式会社
富通住电光纤（杭州）有限公司
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    • C03B37/03—Drawing means, e.g. drawing drums ; Traction or tensioning devices
    • C03B37/035—Drawing means, e.g. drawing drums ; Traction or tensioning devices having means for deflecting or stripping-off fibres or for removing defective parts
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings

Definitions

  • a method for producing an optical fiber according to an embodiment of the present invention includes a step of heating and melting an optical fiber preform and drawing a glass optical fiber, and a step of applying a coating material to the drawn glass fiber and hardening And an optical fiber obtained by curing the coating material, while suppressing rolling of the optical fiber by a rolling suppressing roller provided at the rear, and swinging by a swinging guide roller
  • the lower limit angle of the bottom V-shaped groove 42a of the roll restraining roller 42 is set to the optical fiber 10 and the rolling suppression roller.
  • the lower limit groove angle ⁇ 2 of the bottom V-shaped groove 42a of the above-described rolling suppression roller 42 needs to be an angle which is twice or more the swing angle x of the optical fiber 10 when the swing guide roller 41 is most oscillated.
  • the groove angle ⁇ 2 can be based on the relational expression (the following Expression 2) obtained by the width 2s of the bottom surface 42d of the groove and the angle ⁇ 3 of the fiber diameter 2r, and the angle ⁇ 3 and the groove angle ⁇ 2. The relationship between the two is found.
  • the groove angle ⁇ 2 of the bottom V-shaped groove 42a of the rolling suppression roller 42 is smaller than the angle at which the optical fiber 10 and the bottom surface 42b of the groove 42a and the bottom surface 42d of the groove 42a are in contact with each other, Since the optical fiber 10 is suppressed at two points where the side surface 42b contacts, an optical fiber that does not roll on the bottom surface 42d of the groove and suppresses PMD (polarization mode dispersion) can be obtained.

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Abstract

一种光纤摆动装置(4)和光纤(10)的制造方法，其不会发生脱层，将光纤(10)有效地摆动。滚动抑制辊(42)具有用于引导光纤(10)的有底V字型的槽(42a)，呈V字的槽(42a)的角度，大于在利用摆动引导辊(41)使所述光纤(10)最大程度地摆动时光纤(10)与滚动抑制辊(42)的凸缘部(42c)接触的角度，并且小于光纤(10)与槽(42a)的侧面(42b)的两个面和槽(42a)的底面(42d)进行3点接触的角度。

Description

光纤摆动装置及光纤的制造方法 技术领域
本发明涉及一种光纤摆动装置及光纤的制造方法。
背景技术
在对光纤母材的一端进行加热而使其软化，并从该处拉丝出光纤的光纤的制造方法中，难以使光纤的纤芯部分和其周围的包层部分的剖面形状完全成为正圆形的同心圆状，通常成为略微椭圆状或者变形的圆状。因此，光纤的剖面构造中的折射率分布也不是完全的圆对称，起因于此，存在下述问题，即，在光纤剖面内的正交的两个偏振波之间的群速产生差异，PMD(偏振模色散)增大。
为了消除上述问题，已知如下的光纤的制造方法(例如，参照专利文献1)，该光纤的制造方法在拉丝出光纤，涂覆包覆材料并硬化后，通过旋转轴周期地摆动的摆动引导辊的摆动运动使光纤滚动并有效地赋予规定的扭转，与正圆形的同心圆状的情况等效地抑制PMD。
专利文献1：日本特开平08-295528号公报
但是，如果通过摆动引导辊的摆动而使光纤摆动，则根据后面的辊的形状的不同，有时光纤在后面的辊槽部的表面上滚动，而不能赋予有效的扭转。作为为此的滚动抑制手段，例如在后面的辊中使用具有如成为摆动的光纤的固定点的V字型的槽的辊(参照专利文献1)。但是，如果使用具有V字型的槽的辊，则有可能对光纤的表面施加较强的力，在摆动的光纤中发生脱层(玻璃和包覆层之间剥离的现象)。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种不会发生脱层，并能够使光 纤有效地摆动的光纤摆动装置及光纤的制造方法。
本发明的一个实施方式涉及的光纤摆动装置具有：摆动引导辊，其设置在用于使包覆材料涂覆至利用拉丝炉拉丝出的玻璃光纤上并硬化的包覆装置的后面，使所述包覆材料硬化后的光纤摆动；以及滚动抑制辊，其设置在所述摆动引导辊的后面，抑制利用所述摆动引导辊而摆动的所述光纤的滚动，
在该光纤摆动装置中，所述滚动抑制辊具有对所述光纤进行引导的有底V字型的槽，
呈V字的所述槽的角度，大于在利用所述摆动引导辊使所述光纤最大程度地摆动时所述光纤与所述滚动抑制辊的凸缘部接触的角度，并且小于所述光纤与所述槽的侧面的两个面和所述槽的底面进行3点接触的角度。
本发明的一个实施方式涉及的光纤的制造方法，具有如下工序：
将光纤母材加热熔融并拉丝玻璃光纤的工序；使包覆材料涂覆至拉丝出的所述玻璃光纤上并硬化的工序；以及将所述包覆材料硬化后的光纤，一边利用设置在后面的滚动抑制辊抑制所述光纤的滚动，一边利用摆动引导辊使其摆动，
在该光纤的制造方法中，作为所述滚动抑制辊，使用下述结构的辊使所述光纤摆动，该辊具有有底V字型的槽，呈V字的所述槽的角度大于在利用所述摆动引导辊使所述光纤最大程度地摆动时所述光纤与所述滚动抑制辊的凸缘部接触的角度，并且小于所述光纤与所述槽的侧面的两个面和所述槽的底面进行3点接触的角度。
根据本发明，不会发生脱层，而能够使光纤有效地摆动。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式涉及的光纤的制造方法中使用的拉丝装置的一个例子的概略结构图。
图2是表示本发明的实施方式涉及的光纤摆动装置的说明图，是表示使光纤最大程度地摆动时的状态的图。
图3是本发明的实施方式涉及的光纤摆动装置中的滚动抑制辊的有底V字型的槽的示意的剖视图，是说明光纤和辊进行3点接触的状态的图。
具体实施方式
【本发明的实施方式的说明】
在本发明的实施方式涉及的光纤摆动装置中：
(1)一种光纤摆动装置，其具有：摆动引导辊，其设置在用于使包覆材料涂覆至利用拉丝炉拉丝出的玻璃光纤上并硬化的包覆装置的后面，使所述包覆材料硬化后的光纤摆动；以及滚动抑制辊，其设置在所述摆动引导辊的后面，抑制利用所述摆动引导辊而摆动的所述光纤的滚动，
在该光纤摆动装置中，所述滚动抑制辊具有对所述光纤进行引导的有底V字型的槽，
呈V字的所述槽的角度，大于在利用所述摆动引导辊使所述光纤最大程度地摆动时所述光纤与所述滚动抑制辊的凸缘部接触的角度，并且小于所述光纤与所述槽的侧面的两个面和所述槽的底面进行3点接触的角度。
由于滚动抑制辊的有底V字型的槽所成的角度大于在利用摆动引导辊使光纤最大程度地摆动时被导出至滚动抑制辊的光纤与滚动抑制辊的凸缘部接触的角度，所以能够防止摆动的光纤与滚动抑制辊的凸缘部摩擦，发生脱层。此外，由于小于光纤与所述槽的侧面的两个面和槽的底面进行3点接触的角度，在与槽的侧面接触的两点处抑制光纤，所以不会在槽的底面滚动，而能够使光纤有效地摆动。由此，能够得到抑制了PMD(偏振模色散)的光纤。
(2)所述槽的角度大于30°且小于74°。
由于滚动抑制辊的有底V字型的槽的角度大于30°，所以能够防止摆动的光纤发生脱层。此外，由于所述槽的角度小于74°，所以能够使光纤有效地摆动。由此，能够得到抑制了PMD(偏振模色散)的光纤。
(3)本发明的实施方式涉及的光纤的制造方法具有如下工序：将光纤母材加热熔融并拉丝玻璃光纤的工序；使包覆材料涂覆至拉丝出的所述玻璃光纤上并硬化的工序；以及将所述包覆材料硬化后的光纤，一边利用设置在后面的滚动抑制辊抑制所述光纤的滚动，一边利用摆动引导辊使其摆动，
在该光纤的制造方法中，作为所述滚动抑制辊，使用下述结构的辊使所述光纤摆动，该辊具有有底V字型的槽，呈V字的所述槽的角度大于在利用所述摆动引导辊使所述光纤最大程度地摆动时所述光纤与所述滚动抑制辊的凸缘部接触的角度，并且小于所述光纤与所述槽的侧面的两个面和所述槽的底面进行3点接触的角度。
由于滚动抑制辊的有底V字型的槽所成的角度大于在利用摆动引导辊使光纤最大程度地摆动时被导出至滚动抑制辊的光纤与滚动抑制辊的凸缘部接触的角度，所以能够防止摆动的光纤与滚动抑制辊的凸缘部摩擦，发生脱层。此外，由于小于光纤与上述槽的侧面的两个面和槽的底面进行3点接触的角度，在与槽的侧面接触的两点处抑制光纤，所以不会在槽的底面滚动，能够使光纤有效地摆动。由此，能够得到抑制了PMD(偏振模色散)的光纤
【本发明的实施方式的详细内容】
以下参照附图，对本发明的实施方式涉及的光纤摆动装置和光纤的制造方法的具体例子进行说明。
另外，本发明不限于这些例示，意图是包含由权利要求示出的、与权利要求等同的内容以及范围内的所有的变更。
参照图1说明本实施方式涉及的光纤的制造方法。图1是示出本实施方式涉及的光纤的制造方法中使用的拉丝装置的一个例子的概略结构图。
在图1中，拉丝装置1具有：拉丝炉2、包覆装置3、光纤摆动装置4、引导辊5、卷绕装置6。此外，拉丝炉2具有加热器7，包覆装置3具有模具31、紫外线照射装置33。此外，光纤摆动装置4具有摆动引导辊41和在摆动引导辊41的后面设置的滚动抑制辊42。
本实施方式涉及的光纤的制造方法具有以下工序。
(拉丝光纤的工序)
利用拉丝炉2内的加热器7将光纤母材8加热熔融后，拉丝出玻璃光纤9。
(使包覆材料涂覆至拉丝出的玻璃光纤并硬化的工序)
拉丝出的玻璃光纤9被传送至包覆装置3。包覆装置3在模具31中贮存紫外线硬化型树脂等包覆材料32，通过使玻璃光纤9经过模具31，从而在玻璃光纤9的外周涂覆包覆材料32。涂覆有包覆材料32的玻璃光纤9通过紫外线照射装置33照射紫外线，包覆材料32硬化，从而包覆材料32硬化而成为形成有包覆层的光纤10。
(利用摆动引导辊使光纤摆动的工序)
接着，光纤10被传送至在包覆装置3的后面设置的光纤摆动装置4的摆动引导辊41。摆动引导辊41构成为其旋转轴在与旋转轴正交的方向周期地摆动，通过该摆动对光纤10赋予有效的规定的扭转。
接着，被赋予了规定的扭转的光纤10传送至摆动引导辊41的后面的滚动抑制辊42。滚动抑制辊42具有如成为摆动的光纤的固定点这样的有底V字型的槽，该槽用于防止光纤在辊槽部的表面滚动而不能赋予有效的扭转。
并且，滚动抑制辊42的有底V字型的槽的呈V字的槽的角度大于在通过摆动引导辊41使光纤10最大程度地摆动时光纤10与滚动抑制辊42的凸缘部接触的角度，并且，小于光纤10与槽的侧面的两个面和槽的底面进行3点接触的角度。另外，关于具有如上述的滚动抑制辊42的本实施方式涉及的光纤摆动装置4的详细内容将在后面叙述。
并且，通过了滚动抑制辊42的光纤10经过引导辊5而卷绕在卷绕装置6上。光纤通过以上的各工序进行制造。
接下来对本实施方式涉及的光纤摆动装置4进行说明。
首先，对光纤摆动装置中的滚动抑制辊的有底V字型的槽的呈V字的槽的角度进行研究。
在以往的拉丝装置中，为了抑制滚动，使用具有有底V字型的槽的滚动抑制辊。在使用该有底V字型的槽的角度为30°的辊时，有时在制造出的光纤中发生脱层。作为其原因，怀疑有光纤接触到滚动抑制辊的凸缘部而互相摩擦的可能性。为了防止这种情况，考虑使槽的角度广角化，防止在上述凸缘部处摩擦的方法，但是另一方面，通过设为V字型的槽而产生的抑制滚动的效果有可能由于广角化而受到损害。
因此，本申请的发明者们对能够维持滚动抑制效果的上限角度和能够抑制脱层的下限角度以下述方式进行了研究，找到最佳的角度范围作为本实施方式涉及的光纤摆动装置4的角度范围。
以下参照图2对本实施方式涉及的光纤摆动装置的结构的详细内容以及能够抑制脱层的滚动抑制辊42的有底V字型的槽42a的下限角度进行说明。
图2是本实施方式涉及的光纤摆动装置的说明图。
如图2所示，摆动装置4具有摆动引导辊41和滚动抑制辊42。
摆动引导辊41使传送来的光纤10以例如与该辊旋转轴正交的摆动轴线C(与光纤10的移动方向平行)为中心周期地摆动，通过该摆动，对光纤10赋予有效的规定的扭转。
滚动抑制辊42具有如成为摆动的光纤10的固定点这样的有底V字型的槽42a，该槽42a用于防止光纤在辊槽部的表面滚动而不能赋予有效的扭转。
并且，为了即使在摆动引导辊41相对于摆动轴线C最大程度地摆动时也能够抑制脱层，将滚动抑制辊42的有底V字型的槽42a的下限角度设为光纤10与滚动抑制辊42的凸缘部42c不接触的角度。如上述的滚动抑制辊42的有底V字型的槽42a的下限槽角度θ2需要为在摆动引导辊41最大程度地摆动时的光纤10的摆动角度x的两倍以上的角度。
在摆动引导辊41最大程度地摆动情况下将从光纤10抽出的位置A至滚动抑制辊42的槽的底面42d为止的距离设为L’，从连接摆动引导辊41的摆动轴线C和滚动抑制辊42的中心的线E至上述 位置A为止的距离设为t时，上述摆动角度x以下述式1的关系式表示：
tanx＝t/L’····(式1)
t和L’利用摆动引导辊41和滚动抑制辊42之间的辊间距离L、摆动角θ1、摆动引导辊41的宽度B、摆动引导辊41的外径D的关系求出，例如，在L＝100mm、θ1＝10°、B＝30mm、D＝60mm的情况下，上述摆动角度x满足下式：
tanx＝t/L’＝0.273。
根据上式，成为2x≈30.2°，如果将滚动抑制辊42的有底V字型的槽42a的θ2设为大于30°的角度，则即使在摆动引导辊41最大程度地摆动时，光纤10也不会接触到滚动抑制辊42的凸缘部42c。由此，能够防止摆动的光纤10发生脱层。
接着，以下参照图3对本实施方式涉及的光纤摆动装置4中，能够维持滚动抑制效果的、滚动抑制辊42的有底V字型的槽42a的上限角度进行说明。
图3是本实施方式涉及的光纤摆动装置4中，滚动抑制辊42的有底V字型的槽42a的示意性剖视图。
滚动抑制辊42的有底V字型的槽42a的上限角度为图3所示的、光纤10和滚动抑制辊42为3点接触(与两侧面42b、42b和槽的底面42d接触)时的角度。这是由于若设为3点接触的角度以上的角度，则光纤10会在底面42d上滚动，无法得到滚动抑制效果。
即，以使光纤10不与槽的底面42d接触，而与两侧面42b、42b为两点接触的方式，求出成为尽量宽幅的角度的槽角度θ2，并设为上限。
在图3所示的状态下，槽角度θ2能够根据利用槽的底面42d的宽度2s和光纤直径2r求得的角度θ3的关系式(下述的式2)、以及角度θ3与槽角度θ2之间的关系求出。
tanθ3＝r/s····(式2)
槽的底面42d的宽度2s由加工精度决定，例如为120μm。若将光纤10的直径2r设为例如24μm，则θ3满足
tanθ3＝r/s＝2。
在上述情况下，角度θ3成为63.5°。并且，由于θ2/2＝90-(180-2×θ3)，所以上限的槽角度θ2成为74°。因此，滚动抑制辊42的有底V字型的槽42a的角度设为小于74°即可。
如上述地，只要将滚动抑制辊42的有底V字型的槽42a的角度设为小于74°，就不会导致光纤10在底面42d上滚动。由此，能够得到抑制了PMD(偏振模色散)的光纤。
根据如上述的本实施方式涉及的摆动装置和光纤的制造方法，由于滚动抑制辊42的有底V字型的槽42a的槽角度θ2即使在通过摆动引导辊41使光纤最大程度地摆动的情况下也大于光纤与滚动抑制辊42的凸缘部42c接触的角度，所以能够防止摆动的光纤10与滚动抑制辊42的凸缘部42c摩擦而产生脱层。
此外，由于滚动抑制辊42的有底V字型的槽42a的槽角度θ2小于光纤10与槽42a的侧面42b的两个面以及槽42a的底面42d进行3点接触的角度，在与槽的侧面42b接触的两个点处抑制光纤10，所以能够得到不会在槽的底面42d滚动，抑制了PMD(偏振模色散)的光纤。
【实施例】
接着，对本发明涉及的实施例以及比较例进行说明。
实施例以及比较例1、2分别使用有底V字型的槽的角度不同的滚动抑制辊，利用本实施方式的制造方法制造光纤。
(实施例)
有底V字型的槽的角度为70°的滚动抑制辊。
(比较例1)
有底V字型的槽的角度为30°的滚动抑制辊(现有的滚动抑制辊)。
(比较例2)
有底V字型的槽的角度为110°的滚动抑制辊。
(结果)
对于使用上述实施例以及比较例1、2的滚动抑制辊制造出的 光纤，求出了PMD(比值)和脱层的发生频率。
若将在比较例1的滚动抑制辊的情况下的PMD的平均值设为1则在实施例的情况下的PMD的平均值为1.04，在比较例2的情况下的PMD的平均值为1.27。
关于脱层的发生频率，在比较例1的情况下为1.6％，在实施例的情况下为0％，在比较例2的情况下为0％。
由以上的结果可知，在比较例1(现有的滚动抑制辊，槽的角度为30°)的情况下，不能防止脱层的发生。此外，在比较例2(槽的角度为110°)的情况下，虽然能够防止脱层的发生，但是出现了PMD(偏振模色散)变大的问题。
相对于此，在实施例(槽的角度为70°)的情况下，能够防止摆动的光纤发生脱层，并且能够得到与比较例1(现有的滚动抑制辊)相同程度地抑制了PMD的光纤。
标号的说明
1 拉丝装置
2 拉丝炉
3 包覆装置
31 模具
32 包覆材料
33 紫外线照射装置
4 光纤摆动装置
41 摆动引导辊
42 滚动抑制辊
42a 有底V字型的槽
42b 侧面
42c 凸缘部
42d 底面
5 引导辊
6 卷绕装置
7 加热器
8 光纤母材
9 玻璃光纤
10 光纤

Claims (3)

  1. 一种光纤摆动装置，其具有：摆动引导辊，其设置在用于使包覆材料涂覆至利用拉丝炉拉丝出的玻璃光纤上并硬化的包覆装置的后面，使所述包覆材料硬化后的光纤摆动；以及滚动抑制辊，其设置在所述摆动引导辊的后面，抑制利用所述摆动引导辊而摆动的所述光纤的滚动，
    在该光纤摆动装置中，
    所述滚动抑制辊具有对所述光纤进行引导的有底V字型的槽，
    呈V字的所述槽的角度，大于在利用所述摆动引导辊使所述光纤最大程度地摆动时所述光纤与所述滚动抑制辊的凸缘部接触的角度，并且小于所述光纤与所述槽的侧面的两个面和所述槽的底面进行3点接触的角度。
  2. 根据权利要求1所述的光纤摆动装置，其中，
    所述槽的角度大于30°且小于74°。
  3. 一种光纤的制造方法，其具有如下工序：
    将光纤母材加热熔融并拉丝玻璃光纤的工序；使包覆材料涂覆至拉丝出的所述玻璃光纤上并硬化的工序；以及将所述包覆材料硬化后的光纤，一边利用设置在后面的滚动抑制辊抑制所述光纤的滚动，一边利用摆动引导辊使其摆动，
    在该光纤的制造方法中，
    作为所述滚动抑制辊，使用下述结构的辊使所述光纤摆动，该辊具有有底V字型的槽，呈V字的所述槽的角度大于在利用所述摆动引导辊使所述光纤最大程度地摆动时所述光纤与所述滚动抑制辊的凸缘部接触的角度，并且小于所述光纤与所述槽的侧面的两个面和所述槽的底面进行3点接触的角度。
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