(57)【要約】【課題】光ファイバに捻りを付与してＰＭＤを低減する光ファイバの製造で、光ファイバの走行速度に変動が生じても、一定の捻りを付与することができる光ファイバの製造方法を提供する。【解決手段】光ファイバ５１の走行を案内するガイドローラ５６を揺動させて、光ファイバに交互方向の捻りを付与する光ファイバの製造で、光ファイバ５１の走行速度を検出し、検出された走行速度に応じてガイドローラの揺動回転数を制御し、光ファイバの単位長当たりの捻り回数を一定にすることを特徴する。また、光ファイバの走行を逆走させる場合、ガイドローラの揺動方向を逆転させて、走行時に付与された捻りを解消させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの走行を案内するガイドローラを揺動させて、光ファイバに交互方向の捻りを付与する光ファイバの製造方法であって、
前記光ファイバの走行速度を検出し、検出された走行速度に応じて前記ガイドローラの揺動回転数を制御し、前記光ファイバの単位長当たりの前記捻り回数を一定にすることを特徴する光ファイバの製造方法。
【請求項２】
前記光ファイバを逆走させる場合、前記ガイドローラの揺動方向を逆転させて、前記付与された捻りを解消することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信の伝送路として使用される光ファイバの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバの製造において、コア部分およびクラッド部分を完全な真円形で、かつ同心状で形成することは難しく、わずかに楕円または歪んだ円形状となる。このため、光ファイバの断面構造における屈折率分布は均等ではない。この結果、光ファイバ断面内の直交する２偏波間の郡速度に差異が生じ、偏波モード分散（ＰＭＤ）が大きくなるという問題がある。このＰＭＤを低減する方法として、光ファイバに交互方向の捻りを付与することが知られている。
【０００３】
光ファイバに捻りを付与する方法としては、例えば、特許文献１に揺動ガイドローラを用いる方法が開示されている。図４は、上記の特許文献１に開示された従来技術の概略を説明する図で、図４（Ａ）は全体の概略図、図４（Ｂ）は揺動ガイドローラを説明する図である。図４（Ａ）に示すように、線引き炉１１内にセットされた光ファイバ母材１０は、ヒータ１２により加熱・軟化されて、ガラス光ファイバ１３（以下、単に光ファイバという）が線引きされる。線引きされた光ファイバ１３は、外径測定器１４により外径測定が行われ、線引き制御部１５にフィードバックされて所定の外径（通常１２５μｍ）になるように、ヒータ１２の加熱温度や線引き速度が制御される。
【０００４】
線引きした光ファイバ１３には、第１および第２の樹脂コーティングダイス１６ａ，１６ｂにより、被覆樹脂材１７ａ，１７ｂがコーティングされ、第１および第２の紫外線照射装置１８ａ，１８ｂにより硬化される。樹脂で被覆された被覆光ファイバ１３′は、この後、ガイドローラ１９、揺動ガイドローラ２０、固定ガイドローラ２１，２２等を経てドラム１０に巻き取られる。
【０００５】
図４（Ｂ）に示すように、揺動ガイドローラ２０の回転軸ｙが線引き方向軸ｚを中心にして＋θだけ回動すると、この回動により被覆光ファイバ１３′に横方向の力が加わり、揺動ガイドローラ２０の表面を被覆光ファイバ１３′が転動する。この転動により被覆光ファイバ１３′に捻りが付与される。続いて、揺動ガイドローラ２０を反対方向の−θだけ回動すると、今度は、揺動ガイドローラ２０の表面を被覆光ファイバ１３′が反対の方向に転動する。このように、揺動ガイドローラ２０に＋θから−θまでの回動を繰り返し与えることにより、被覆光ファイバ１３′の移動方向に対して時計回りと反時計回りの捻りを交番的に付与することができる。
【０００６】
揺動ガイドローラ２０の次段の固定ガイドローラ２１は、揺動ガイドローラ２０の真横に設置され、被覆光ファイバ１３′は、揺動ガイドローラ２０の円周面に接触した後、固定ガイドローラ２１に移動する。固定ガイドローラ２１は、このローラ表面で被覆光ファイバ１３′が転動しないようにＶ字型の狭溝が設けられている。固定ガイドローラ２１の表面で、被覆光ファイバ１３′が転動するのを抑止し、揺動ガイドローラ２０の回動で被覆光ファイバ１３′に交互に捻りが付与される。被覆光ファイバ１３′に付与された捻りは、フリー状態にある光ファイバ１３の加熱溶融位置に伝達される。
【０００７】
また、特許文献２には、上記の揺動ガイドローラの揺動角度または揺動速度を変動させ、光ファイバにランダムな捻れを付与することが開示されている。また、特許文献３には、単位長当たりの捻れ回数とＰＭＤの関係、捻れ方向の反転周期とＰＭＤの関係が開示されている。
【特許文献１】特開平９−２４３８３３号公報
【特許文献２】特開２００３−２９２３３４号公報
【特許文献３】特開２００６−５２２３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来の光ファイバに捻りを付与する構成は、いずれも光ファイバの走行速度（線速ともいう）と、揺動ガイドローラの揺動周期（光ファイバの捻れ方向が反転する周期）とは、それぞれ別々に設定されている。このため、揺動ガイドローラが一定の周期で揺動されているときに、光ファイバの走行速度が遅くなると、光ファイバの単位長当たりの捻れ回数が多くなり、反対に光ファイバの走行速度が速くなると、光ファイバの単位長当たりの捻れ回数が少なくなる。
【０００９】
光ファイバの単位長当たりの捻れ回数が多いほどＰＭＤは減少し、光ファイバの単位長当たりの捻れ回数が少ないほどＰＭＤは増加する。通常、揺動ガイドローラの揺動は所定の周期に設定されているが、光ファイバの走行速度が変動すると、この変動によってＰＭＤも変動し、光ファイバの長手方向の位置によってＰＭＤ値にバラツキが生じ、全体としてＰＭＤが悪化すると言う問題があった。また、光ファイバの巻き替え時に捻りを付与する場合に、コブの検出で光ファイバを巻き戻すような場合には、光ファイバの捻れ付与状態が不連続になるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、光ファイバに捻りを付与してＰＭＤを低減する光ファイバの製造で、光ファイバの走行速度に変動が生じても、一定の捻りを付与することができる光ファイバの製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による光ファイバの製造方法は、光ファイバの走行を案内するガイドローラを揺動させて、光ファイバに交互方向の捻りを付与する光ファイバの製造で、光ファイバの走行速度を検出し、検出された走行速度に応じてガイドローラの揺動回転数を制御し、光ファイバの単位長当たりの捻り回数を一定にすることを特徴する。また、光ファイバの走行を逆走させる場合、ガイドローラの揺動方向を逆転させて、走行時に付与された捻りを解消させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光ファイバに付与される捻りが長手方向で均一となるため、光ファイバの全長にわたってＰＭＤ値を均一にすることができる。また、光ファイバの走行を戻す（逆走）場合も、光ファイバの逆走速度に応じて捻れを戻すことができるので、次に定常の走行状態に移行するに際して、改めて捻りを付与するので、捻りが乱れたり不連続になることがなく連続した均一なＰＭＤ値とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図により本発明の実施の形態を説明する。図１は、光ファイバの巻き替え工程で、光ファイバの捻りを付与する例を示す図である。図中、３０はサプライリール、３１は光ファイバ、３２は案内ローラ、３３はダンサーローラ、３４はコブ検出器、３５は固定ガイドローラ、３６は捻り付与ローラ、３７は固定ローラ、３８は制御装置、３９はキャプスタン、４０は線速検出器、４１は案内ローラ、４２はダンサーローラ、４３は巻取り案内ローラ、４４は巻取りドラムを示す。
【００１４】
光ファイバの巻き替えとは、例えば、図１に示すようにサプライリール３０に巻取られている光ファイバを巻取りドラム４４に巻き替えることである。この光ファイバの巻き替えのときに、光ファイバ線引き時等に生じたファイバ被覆のコブの検出を行うことができる。
【００１５】
図１に示す光ファイバの巻き替え例では、サプライリール３０から送出される光ファイバ３１は、案内ローラ３２とダンサーローラ３３により、所定の張力で繰出される。繰出された光ファイバ３１は、例えば、走行経路中に配したコブ検査器によりコブの有無を検出することができる。光ファイバ３１への捻り付与は、図４で説明した揺動ガイドローラ２０と同様なガイドローラ３６（以下、捻り付与ローラという）で行われる。
【００１６】
光ファイバ３１に捻りを付与する捻り付与ローラ３６は、例えば、キャプスタン３９の前段で、固定ガイドローラ３５と固定ローラ３７との間に設置することができる。キャプスタン３９により引き取られた光ファイバ３１は、案内ローラ４１、ダンサーローラ４２から巻取り案内ローラ４３を経て、巻取りドラム４４で巻取られる。なお、光ファイバの巻き替えでは、光ファイバ３１に捻りを付与する捻り付与ローラ３６は、キャプスタン３９の後段側に、固定ガイドローラを用いて設置するようにしてもよい。
【００１７】
図１（Ｂ）に示すように、捻り付与ローラ３６が、一方の方向（＋θ）に揺動すると光ファイバ３１に横方向の力が加わり、捻り付与ローラ３６の表面を光ファイバ３１が転動する。この転動により光ファイバ３１に捻りが付与される。続いて、捻り付与ローラ３６を反対方向（−θ）に揺動すると、今度は、捻り付与ローラ３６の表面を光ファイバ３１が反対の方向に転動する。このように、捻り付与ローラ３６が＋θから−θまでの揺動を繰り返し与えることにより、光ファイバ３１の移動方向に対して時計回りと反時計回りの捻りを交番的に付与することができる。
【００１８】
捻り付与ローラ３６は、制御装置３８により、揺動周期が所定値となるように制御される。なお、揺動周期とは、捻り付与ローラ３６が一方の方向に揺動して光ファイバが傾いたローラ表面を一方向に転動し、一方向に数回の捻りが行われた後、捻り付与ローラ３６が反対の方向に揺動して光ファイバがローラ表面を反対の方向に転動して、反対の方向に数回の捻りが行われた場合を１周期とするものである。すなわち、捻り付与ローラ３６の揺動を１往復で１周期（揺動回転が１回転）とする。
【００１９】
光ファイバ３１への捻り付与は、制御装置３８により揺動回転数が所定値となるように制御される。光ファイバ３１の走行速度は、例えば、キャプスタン３９のキャプスタンホイールの回転等から線速検出器４０でリアルタイムで検出することができる。検出された光ファイバ３１の走行速度は制御装置３８に入力され、この走行速度に応じて捻り付与ローラ３６の揺動回転数が制御される。
【００２０】
捻り付与ローラ３６の揺動回転数が一定値で制御されているとき、光ファイバ３１の走行速度が遅くなると、光ファイバの単位長さ当たりの捻り回数が増加する。したがって、この場合は、揺動回転数を少なくするように制御して、光ファイバの単位長さ当たりの捻り回数が増加しないようにする。他方、光ファイバ３１の走行速度が速くなると、光ファイバの単位長さ当たりの捻り回数が減少する。この場合は、揺動回転数も多くなるように制御して、光ファイバの単位長さ当たりの捻り回数が減少しないようにする。
【００２１】
また、コブ検出器３４により光ファイバ被覆にコブが検出されたとき、コブの状態を検証するために、光ファイバの走行を一旦停止させて巻き戻す場合がある。この場合、コブ検出の情報を制御装置３８に入力し、光ファイバの巻き戻しに同期させて、捻り付与ローラ３６の方向を反転させると共に、光ファイバの巻き戻し速度に応じた揺動回転数になるように制御する。
【００２２】
これによって、巻取り方向への光ファイバに付与された捻りは、巻き戻しによって解消され、捻りが付与されない状態に戻すことができる。この後、コブ発生を検証して、再度、光ファイバを巻取り方向に走行させるときに、光ファイバが巻き戻された地点から改めて捻りが付与される。この結果、捻りの方向や捻り回数を光ファイバ巻き戻し地点から、連続させることができ、ＰＤＭの均一性を維持することが可能となる。
【００２３】
図２は、ファイバの線引き工程中に、光ファイバに捻りを付与する例を示す図である。図中、５０は光ファイバ母材、５１は線引き炉、５２はヒータ、５３は光ファイバ（ガラス光ファイバ）、５３′は光ファイバ（被覆光ファイバ）、５４は冷却装置、５５は樹脂コーティングダイス、５６は液状樹脂、５７は紫外線照射装置、５８は捻り付与ローラ、５９は固定ガイドローラ、６０は固定ローラ、６１は制御装置、６２はキャプスタン、６３は線速検出器、６４はダンサーローラ、６５は巻取り案内ローラ、６６は巻取りドラムを示す。
【００２４】
本発明における線引きから巻取りを経る光ファイバ製造では、図４で説明したのと同様に、線引き炉５１内にセットされた光ファイバ母材５０が、ヒータ５２により順次加熱溶融されて、ガラス光ファイバ５３（以下、単に光ファイバという）が線引きされる。線引き直後の光ファイバ５３は、冷却装置５４により所定の温度まで冷却され、この後、樹脂コーティングダイス５５により紫外線硬化型の液状樹脂５６が塗布される。次いで、紫外線照射装置５７により塗布樹脂が硬化され、被覆された光ファイバ５３′とされる。なお、光ファイバの被覆は１層または２層で形成され、２層で形成する場合は、図４と同様に樹脂コーティングダイス５５および紫外線照射装置５７が２段に設けられる。
【００２５】
被覆された光ファイバ５３′は、固定ガイドローラ５９、捻り付与ローラ５８、固定ローラ６０を経て、キャプスタン６２で引取られる。キャプスタン６２で引取られた光ファイバ５３′は、ダンサーローラ６４から巻取り案内ローラ６５を経て、巻取りドラム６６で巻取られる。光ファイバ５３′への捻り付与は、図４で説明した揺動ガイドローラ２０と同様なガイドローラ（捻り付与ローラ）５８で行われる。
【００２６】
本例においても図１の例と同様に、光ファイバ５３′の走行速度を、キャプスタン６２のキャプスタンホイールの回転を検出する速度検出器６３により、リアルタイムで検出することができる。検出された光ファイバ５３′の走行速度は制御装置６１に入力され、この走行速度に応じて捻り付与ローラ３８の揺動回転数を制御することができる。
【００２７】
捻り付与ローラ５８の揺動回転数が一定値で制御されているとき、光ファイバ５３′の走行速度が定常速度から遅くなると、光ファイバの単位長さ当たりの捻り回数が増加する。したがって、この場合は、揺動回転数が少なくなるように制御して、光ファイバの単位長さ当たりの捻り回数が増加しないようにする。他方、光ファイバ５３′の走行速度が定常速度から速くなると、光ファイバの単位長さ当たりの捻り回数が減少する。この場合は、揺動回転数も多くなるように制御して、光ファイバの単位長さ当たりの捻り回数が減少しないようにする。
【００２８】
捻り付与ローラ３６，５８の揺動回転数は、例えば、光ファイバの走行速度に比例するようにすることができる。揺動回転数を光ファイバの走行速度に比例させる制御は、制御装置３８，６１により容易に行なうことができ、この制御により、単位長さ当たりの光ファイバの捻り回数を、全長にわたって一定とすることができる。この結果、光ファイバの全長にわたって捻りが均等に付与され、所定の長さに切断して使用される場合においても、単位長さ当たりのＰＭＤ値を低減して、均一な品質とすることができる。
【００２９】
光ファイバのＰＭＤ値を低減するための捻り付与は、上述した長尺の光ファイバを所定の巻き量に小分けする巻き替え時、光ファイバの線引き時の他に、光ファイバに着色塗料を付す時にも行うことができる。この場合も、図１，２で説明したのと同様に、光ファイバの走行速度に応じて捻り付与ローラの揺動回転数を制御することにより、単位長さ当たりのＰＭＤ値を低減して、均一な品質にすることが可能である。
【００３０】
図３は、上述した光ファイバの走行状態と捻り付与ローラの制御状態を示す図である。図３（Ａ）は、光ファイバの走行速度（ｍ／分）と走行時間（Ｔ）との関係を示し、図３（Ｂ）は、揺動回転数（ｒｐｍ）と走行時間（Ｔ）との関係を示している。図３（Ａ）に示すように、例えば、光ファイバの走行速度は、走行開始の速度０から徐々に速度を上げる状態ａから、定常速度の状態ｂ、次いで、何らかの原因で速度が低下した状態ｃを経るとする。この後、コブが検出されるとその検証のため、光ファイバを巻き戻すために走行速度を減速する状態ｄから、一旦停止状態ｅとした後、走行方向を低速で巻き戻す状態ｆを経るとする。また、コブ検証の後、再度、光ファイバを巻取り方向に走行させるために、一旦停止状態ｇを経て走行速度を徐々に上げる状態ｈ、そして、定常速度の状態ｉにすると言う形態を想定するとする。
【００３１】
光ファイバの走行速度が図３（Ａ）のように変動したとき、捻り付与ローラの揺動回転数は図３（Ｂ）に示すように、光ファイバの走行速度に応じた形態で制御（例えば、比例制御）される。すなわち、光ファイバの走行速度が状態ａ，ｂ，ｃと変動する場合、捻り付与ローラの揺動回転数は、状態ａ′，ｂ′，ｃ′となるように制御される。また、光ファイバの巻き戻しで走行速度が状態ｄ，ｅ，ｆと変動することに対し、捻り付与ローラの揺動回転数を、状態ｄ′，ｅ′，ｆ′として揺動方向を反転させる。そして、光ファイバを巻取り方向に再度走行させて走行速度を状態ｇ，ｈ，ｉとする場合には、捻り付与ローラの揺動回転数を、状態ｇ′，ｈ′，ｉ′とする。
【００３２】
なお、図１の光ファイバの巻き替えで、光ファイバの走行速度を１０００ｍ／分で、捻り付与ローラによる揺動無しのときのＰＭＤ値は、０.０９４２（ｐｓ／√ｋｍ）であった。このとき、捻り付与ローラの揺動回転数を５０ｒｐｍ、振り角度１５°とし、コブ検出を想定して、一旦、光ファイバを逆走させる際に、図３のように、捻り付与ローラの揺動回転数を反転させて追従させた場合のＰＭＤ値は、０.０４４（ｐｓ／√ｋｍ）であった。なお、光ファイバを逆走させたときに、特に捻り付与ローラを追従させない場合は、ＰＭＤ値が０.０６６（ｐｓ／√ｋｍ）であった。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態を説明する図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を説明する図である。
【図３】本発明における捻り付与ローラの制御状態を説明する図である。
【図４】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
３０…サプライリール、３１，５３′…光ファイバ（被覆光ファイバ）、３２，４１…案内ローラ、３３，４２，６４…ダンサーローラ、３４…コブ検出器、３５，５９…固定ガイドローラ、３６，５８…捻り付与ローラ、３７，６０…固定ローラ、３８，６１…制御装置、３９，６２…キャプスタン、４０，６３…線速検出器、４３，６５…巻取り案内ローラ、４４，６６…巻取りドラム、５０…光ファイバ母材、５１…線引き炉、５２…ヒータ、５３…光ファイバ（ガラス光ファイバ）、５４…冷却装置、５５…樹脂コーティングダイス、５６…液状樹脂、５７…紫外線照射装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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