(57)【要約】  光ファイバの製造方法を開示する。この光ファイバの製造方法は、第１ガスが導入されている線引炉内において光ファイバ母材を加熱して光ファイバを線引する線引工程と、線引炉の下流に配置されていると共に、光ファイバ母材を加熱する温度よりも低い温度に調整された徐冷炉を通過させて、光ファイバを徐冷する徐冷工程と、を備える。徐冷工程では、第１ガスよりも熱伝導率が低い第２ガスを、総流量が３ｓｌｍ以上になるように徐冷炉内に１つ以上のガス導入口から導入し、ガス導入口あたりの第２ガスの流量を３０ｓｌｍ以下に調整する。
2019044703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ガスが導入されている線引炉内において、光ファイバ母材を加熱して光ファイバを線引する線引工程と、
前記線引炉の下流に配置されていると共に、前記光ファイバ母材を加熱する温度よりも低い温度に調整された徐冷炉を通過させて、前記光ファイバを徐冷する徐冷工程と、を備え、
前記徐冷工程では、前記第１ガスよりも熱伝導率が低い第２ガスを、総流量が３ｓｌｍ以上になるように前記徐冷炉内に１つ以上のガス導入口から導入し、前記ガス導入口あたりの前記第２ガスの流量を３０ｓｌｍ以下に調整する、
光ファイバの製造方法。
【請求項２】
前記徐冷工程において、１３００℃以上１６５０℃以下の前記光ファイバを前記徐冷炉へ入線する、
請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項３】
前記徐冷工程において、前記徐冷炉の温度は８００℃以上１４００℃以下に設定されている、
請求項１又は請求項２に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記徐冷工程において、２０００ｍ／分以上の線引速度で前記光ファイバを前記徐冷炉に入線する、
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項５】
前記第１ガスは、ヘリウムガスであり、
前記第２ガスは、ヘリウムガス以外の不活性ガス、窒素又は空気である、
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項６】
前記徐冷工程において、複数の前記ガス導入口から前記第２ガスを前記徐冷炉内に導入する、
請求項１〜請求項５のいずれか１項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】
本開示は、光ファイバの製造方法に関する。
本出願は、２０１７年８月２８日出願の日本出願第２０１７−１６３２０４号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、光ファイバの製造方法を開示する。この製造方法では、線引炉で光ファイバ母材を加熱して光ファイバを線引きし、次いで、光ファイバ母材の加熱温度よりも低い温度に調整された徐冷炉で光ファイバを徐冷する。徐冷炉において光ファイバを所望の冷却速度で冷却することにより、光ファイバ内のレイリー散乱強度を抑制し、製造される光ファイバの伝送損失を低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００４／００７３８３号
【発明の概要】
【０００４】
本開示は、光ファイバの製造方法を提供する。この光ファイバの製造方法は、第１ガスが導入されている線引炉内において、光ファイバ母材を加熱して光ファイバを線引する線引工程と、線引炉の下流に配置されていると共に、光ファイバ母材を加熱する温度よりも低い温度に調整された徐冷炉を通過させて、光ファイバを徐冷する徐冷工程と、を備える。徐冷工程では、第１ガスよりも熱伝導率が低い第２ガスを、総流量が３ｓｌｍ以上になるように徐冷炉内に１つ以上のガス導入口から導入し、ガス導入口あたりの第２ガスの流量を３０ｓｌｍ以下に調整する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、一実施形態に係る光ファイバの製造装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
［本開示が解決しようとする課題］
線引速度を上げて生産性を向上する観点から、ファイバ母材から線引された光ファイバを限られた距離で効率的に冷却することが求められている。特許文献１に示す光ファイバの製造方法では、この効率的な冷却と急冷によるファイバ特性への影響の低減とを両立するため、不活性ガスを線引炉に導入して線引き直後の光ファイバを１７００℃まで急冷した後、徐冷炉に入線している。しかしながら、線引炉内に不活性ガスであるヘリウムガス（Ｈｅガス）等を導入して高速線引を行うと、光ファイバに牽引されたＨｅガス等がその下流に配置されている徐冷炉内に流入してしまう場合がある。Ｈｅガス等は熱伝導率が高いことから、熱伝導率が高いＨｅガス等が徐冷炉内に流入すると、徐冷炉において所望の速度よりも速く光ファイバが冷却される。このため、製造される光ファイバの伝送損失に影響を与える虞があり、更なる改善が望まれている。
【０００７】
そこで、本発明者らは、線引炉内に導入される不活性ガス（例えばＨｅガス）よりも熱伝導率が低いガスを徐冷炉内に導入することで、線引炉内に導入されるガスの徐冷炉内への流入を抑制することを考え出した。一方で、本発明者らは、徐冷炉内へ導入するガスの流量が過剰であると、線引炉内に導入されたガスの徐冷炉内への流入は抑制できるものの、光ファイバの外径変動が大きくなってしまうという課題も見出した。光ファイバの外径変動が大きいと、例えばコネクタ接続における接続損失が大きくなってしまうため、本発明者らは更に検討を重ね、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
［本開示の効果］
本開示によれば、光ファイバの外径変動を抑制しつつ光ファイバの伝送損失を低減した光ファイバの製造方法を提供することができる。
【０００９】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。本開示の一実施形態に係る光ファイバの製造方法は、第１ガスが導入されている線引炉内において、光ファイバ母材を加熱して光ファイバを線引する線引工程と、線引炉の下流に配置されていると共に、光ファイバ母材を加熱する温度よりも低い温度に調整された徐冷炉を通過させて、光ファイバを徐冷する徐冷工程と、を備える。徐冷工程では、第１ガスよりも熱伝導率が低い第２ガスを、総流量が３ｓｌｍ以上になるように徐冷炉内に１つ以上のガス導入口から導入し、ガス導入口あたりの第２ガスの流量を３０ｓｌｍ以下に調整する。なお、ここで用いる「ｓｌｍ」は、１ａｔｍ、０℃の環境において、１分間あたりの流量をリットルで示す単位である。
【００１０】
この光ファイバの製造方法では、線引炉に導入する第１ガスよりも熱伝導率が低い第２ガスを、総流量が３ｓｌｍ以上となるように徐冷炉内に導入するため、徐冷炉内への第１ガスの流入が効果的に抑制され得る。このように熱伝導率が高い第１ガスの徐冷炉への流入が抑制されることにより、徐冷炉において所望の冷却速度で光ファイバを冷却することができ、光ファイバの伝送損失を低減することが可能となる。一方、上記光ファイバの製造方法では、ガス導入口あたりの第２ガスの流量を３０ｓｌｍ以下になるように調整している。これにより、徐冷される光ファイバの外径に対する第２ガスの影響を抑制でき、その結果、光ファイバの外径変動を抑制することが可能となる。このように上記光ファイバの製造方法によれば、光ファイバの外径変動を抑制しつつ光ファイバの伝送損失を低減することができる。
【００１１】
上記徐冷工程において、１３００℃以上１６５０℃以下の光ファイバを徐冷炉へ入線してもよい。徐冷炉に入線する光ファイバの温度が１３００℃より低いと、徐冷炉に入る前に急冷され、ある程度固まってしまっているため、徐冷の効果が得られにくくなる。一方、徐冷炉に入線する光ファイバの温度が１６５０℃より高いと、十分に光ファイバを冷却しきれない。このように、徐冷炉に入線する光ファイバの温度を、１３００℃以上１６５０℃以下の温度範囲にすることで、光ファイバの伝送損失を更に低減することができる。
【００１２】
上記徐冷工程において、徐冷炉の温度は８００℃以上１４００℃以下に設定されていてもよい。徐冷炉の温度が８００℃より低いと、徐冷炉の中で光ファイバが急冷してしまうため、徐冷の効果が得られにくくなる。一方、徐冷炉の温度が１４００℃より高いと十分に光ファイバを冷却しきれない。このように、徐冷炉の温度を、８００℃以上１４００℃以下の温度範囲にすることで、光ファイバの伝送損失を更に低減することができる。
【００１３】
上記徐冷工程において、２０００ｍ／分以上の線引速度で光ファイバを徐冷炉に入線してもよい。線引速度が２０００ｍ／分以上である場合、第１ガスは、光ファイバに牽引されて徐冷炉に流入しやすい。この場合であっても、上記光ファイバの製造方法によれば、光ファイバの外径変動を抑制しつつ光ファイバの伝送損失を低減することができるため、品質のよい光ファイバを高速で作製することが可能となり、生産性を向上することができる。
【００１４】
第１ガスは、ヘリウムガスであり、第２ガスは、ヘリウムガス以外の不活性ガス、窒素又は空気であってもよい。第２ガスがヘリウムガス以外の不活性ガス、窒素、空気であれば、更に徐冷の効果を得ることができ、光ファイバの伝送損失を更に低減することができる。
【００１５】
上記徐冷工程において、複数の上記ガス導入口から第２ガスを導入してもよい。この場合、効率的又はより均等に第２ガスを徐冷炉に導入することができ、より好適な特性（例えば、より低伝送損失）を有する光ファイバを作製することができる。
【００１６】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る光ファイバの製造方法及び製造装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものでなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
まず、図１を参照して、本実施形態に係る光ファイバの製造装置の構成について説明する。図１に示すように、光ファイバの製造装置１（以下、単に「製造装置１」という）は、光ファイバ母材Ｐから光ファイバＦ１を線引し、線引された光ファイバＦ１を樹脂で被覆して光ファイバＦ２を作製する装置である。製造装置１は、線引炉１０、第１ガス供給部１５、徐冷炉２０、第２ガス供給部２５、冷却装置３０、冷却ガス供給部３５、外径測定器４０、樹脂被覆装置５０、巻取機構６０、及び制御ユニット７０を備えている。線引炉１０、徐冷炉２０、冷却装置３０、外径測定器４０、及び樹脂被覆装置５０は、この順で、鉛直方向に順に設置されている。光ファイバＦ１は、線引炉１０、徐冷炉２０、冷却装置３０、外径測定器４０、及び樹脂被覆装置５０の順で鉛直方向に沿って走行する。
【００１８】
線引炉１０は、光ファイバ母材Ｐを加熱して光ファイバＦ１を線引するための加熱炉である。線引炉１０は、光ファイバ母材Ｐを収容する炉心管１１、炉心管１１内に配置された光ファイバ母材Ｐを加熱するヒータ１２、及び第１ガス供給部１５から供給されるガスを炉心管１１内に導入する第１ガス導入機構１３を有する。
【００１９】
光ファイバ母材Ｐは、石英ガラスを主成分とし、コア領域、及びコア領域の外周に設けられたクラッド領域を有する。コア領域には例えばゲルマニウムが添加されている。なお、光ファイバ母材Ｐのコア領域には、ゲルマニウム等の添加物が含まれていなくてもよく、純石英から構成されていてもよい。炉心管１１は、線引炉１０内を鉛直方向に貫通している筒形状を有している。ヒータ１２は、炉心管１１と同心状に配置されており、炉心管１１内に配置された光ファイバ母材Ｐの先端を取り囲むように位置している。
【００２０】
第１ガス導入機構１３は、第１ガスを線引炉１０の内部に導入する。第１ガス導入機構１３は、線引炉１０の炉心管１１の内壁に接続されている第１ガス導入口１３ａ、及び第１ガス導入口１３ａに接続され且つ線引炉１０の外側に貫通する第１ガス導入管１３ｂを有する。第１ガス導入管１３ｂは、第１ガス導入口１３ａと反対側において第１ガス供給部１５に接続されている。第１ガス供給部１５は、第１ガス導入機構１３を通して、第１ガスを線引炉１０に供給する。第１ガスは、例えばヘリウムガス（以下「Ｈｅガス」とも記す）である。第１ガスは、Ｈｅガスに限定されず、線引された光ファイバＦ１の構成に影響を与えずに冷却等できるものであれば、その他の不活性ガスであってもよい。
【００２１】
徐冷炉２０は、線引炉１０の下流に配置されており、線引炉１０から線引された光ファイバＦ１を徐冷する。徐冷炉２０は、線引炉１０から線引された光ファイバＦ１が通過する炉心管２１、光ファイバＦ１を加熱するヒータ２２、及び第２ガス供給部２５から供給された第２ガスを炉心管２１内に導入する第２ガス導入機構２３，２４を有する。炉心管２１は、徐冷炉２０内を鉛直方向に貫通している筒形状を有している。炉心管２１の鉛直方向における長さは、例えば３ｍである。炉心管２１の入口２１ａ及び出口２１ｂの径は、例えば２０ｍｍ〜６０ｍｍである。
【００２２】
ヒータ２２は、炉心管２１と同心状に配置されている。本実施形態では、ヒータ２２は、炉心管２１を通過する光ファイバＦ１が５０００℃／秒以下の冷却速度で徐冷されるように、線引炉１０内において光ファイバ母材Ｐを加熱する温度よりも低い温度で徐冷炉２０の内部（炉心管２１）を加熱する。徐冷炉２０（炉心管２１内）の温度は、ヒータ２２から加わる熱によって、例えば、８００℃以上１４００℃以下間の所定温度に設定される。なお、炉心管２１の入口２１ａにおける光ファイバＦ１の温度をＴｓ（℃）、炉心管２１の出口２１ｂにおける光ファイバＦ１の温度をＴｅ（℃）、ガラスファイバの線引速度をＶｆ（ｍ／秒）、炉心管２１の鉛直方向における長さをＬ（ｍ）とした場合に、光ファイバＦ１の冷却速度は、（Ｔｓ−Ｔｅ）×Ｖｆ／Ｌで定義される。
【００２３】
第２ガス導入機構２３，２４は、第２ガスを徐冷炉２０の内部に導入する。第２ガス導入機構２３，２４は、徐冷炉２０の炉心管２１の内壁に接続されている第２ガス導入口２３ａ，２４ａ、及び第２ガス導入口２３ａ，２４ａに接続され且つ徐冷炉２０の外側に貫通する第２ガス導入管２３ｂ，２４ｂを有する。
【００２４】
第２ガス導入口２３ａ及び第２ガス導入管２３ｂは、徐冷炉２０の上端側、すなわち、炉心管２１の出口２１ｂよりも入口２１ａに近い側に配置されている。第２ガス導入口２４ａ及び第２ガス導入管２４ｂは、徐冷炉２０の下端側、すなわち炉心管２１の入口２１ａよりも出口２１ｂに近い側に配置されている。なお、徐冷炉２０において、第２ガス導入口及び第２ガス導入管（第２ガス導入機構）は、それぞれ１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。第２ガス導入管２３ｂ，２４ｂは、第２ガス導入口２３ａ，２４ａと反対側において第２ガス供給部２５にそれぞれ接続されている。第２ガス供給部２５は、第２ガス導入機構２３，２４を通して、第２ガスを徐冷炉２０に供給する。
【００２５】
第２ガス導入機構２３，２４は、第２ガスの総流量が３ｓｌｍ以上となるように第２ガスを徐冷炉２０内に導入する。具体的には、第２ガス導入口２３ａから導入される第２ガスの流量と第２ガス導入口２４ａから導入される第２ガスの流量との合算が３ｓｌｍ以上となるように調整されている。また、第２ガス導入機構２３，２４は、ガス導入口あたりの第２ガスの流量が３０ｓｌｍ以下になるように流入ガスの上限を調整する。換言すれば、第２ガス導入口２３ａ，２４ａの各々から導入される第２ガスの流量が３０ｓｌｍ以下である。第２ガスとして、例えば、空気を用いることができるが、これに限定されない。第２ガスは、Ｈｅガスよりも低い熱伝導率を有するアルゴンガス等の不活性ガスや窒素であってもよい。
【００２６】
冷却装置３０は、光ファイバＦ１を急冷する。冷却装置３０は、光ファイバＦ１が通過する円筒管３１、及び円筒管３１の内壁に接続されている複数のノズル３２を有する。冷却ガス供給部３５は、複数のノズル３２に接続されている。冷却装置３０は、冷却ガス供給部３５から供給された冷却ガスを複数のノズル３２を通して円筒管３１の内部に導入する。冷却ガスとしては、例えばヘリウムガスが用いられる。
【００２７】
外径測定器４０は、冷却装置３０で急冷された光ファイバＦ１の外径を連続して測定する。外径測定器４０は、測定した外径データを制御ユニット７０に出力する。
【００２８】
樹脂被覆装置５０は、外径測定器４０を通過した光ファイバＦ１に樹脂を塗布して、樹脂が被覆された光ファイバＦ２を形成する。樹脂被覆装置５０は、鉛直方向で外径測定器４０側から順に、コーティングダイス５１、樹脂硬化部５４を有している。
【００２９】
コーティングダイス５１は、内部を通過する光ファイバＦ１に対して２層のＵＶ樹脂５２，５３を塗布する。樹脂硬化部５４は、ＵＶランプ５５から照射される紫外線によって、光ファイバＦ１に塗布されたＵＶ樹脂５２，５３を硬化させる。これにより、光ファイバＦ２を形成する。なお、ここでは、２層の樹脂を一括で被覆し、硬化させる例を説明したが、１層ずつ樹脂を塗布し、硬化させる、タンデム構成であってもよい。
【００３０】
巻取機構６０は、ガイドローラ６１、ドラム６２、及び駆動モータ６３を有している。ガイドローラ６１は、樹脂被覆装置５０の後段で光ファイバＦ２をガイドし、光ファイバＦ２の線引方向を例えば水平方向に変更する。ドラム６２は、ガイドローラ６１の後段で、光ファイバＦ２を巻き取る。光ファイバＦ２の線引速度は、光ファイバＦ２がドラム６２に巻き取られる速度に依存する。ドラム６２は、駆動モータ６３から与えられる駆動力によって回転する。
【００３１】
駆動モータ６３は、制御ユニット７０によって制御されている。具体的には、制御ユニット７０は、外径測定器４０と通信可能に接続されており、外径測定器４０によって測定される光ファイバＦ１の外径が予め設定されている値となるように、駆動モータ６３の回転速度を決定する。外径測定器４０は、冷却装置３０と樹脂被覆装置５０との間に配置され、冷却装置３０を通過した光ファイバＦ１の外径をオンライン測定し、測定結果を制御ユニット７０に送信する。
【００３２】
次に、上述した製造装置１を用いて光ファイバを製造する製造方法について説明する。
【００３３】
まず、コア領域、及びコア領域の外周に設けられたクラッド領域を有する光ファイバ母材Ｐを線引炉１０の炉心管１１内に準備する。次に、第１ガス供給部１５から供給された第１ガス（例えばＨｅガス）を第１ガス導入機構１３によって線引炉１０内に導入する。これにより、炉心管１１内が第１ガス雰囲気となる。次に、第１ガスが導入されている線引炉１０内のヒータ１２によって光ファイバ母材Ｐの下端を加熱して軟化させ、所定の線引速度で光ファイバＦ１を線引する（線引工程）。制御ユニット７０が、駆動モータ６３の回転速度を決定することで、光ファイバＦ１がドラム６２に巻き取られる速度、すなわち線引速度を制御する。線引速度としては、例えば２０００ｍ／秒とすることができる。なお、第１ガスが導入されていることにより、線引き直後の光ファイバは例えば１７００℃程度まで急冷される。
【００３４】
線引炉１０から線引された光ファイバＦ１は、線引炉１０の下流に配置されている徐冷炉２０に入線される（徐冷工程）。徐冷炉２０には、例えば、１３００℃以上１６５０℃以下の光ファイバＦ１を、２０００ｍ／分以上の線引速度で入線する。徐冷工程では、徐冷炉２０は、ヒータ２２から加わる熱によって、線引炉１０内において光ファイバ母材Ｐを加熱する温度よりも低い温度に炉心管２１の温度を調整する。すなわち、線引炉１０内において光ファイバ母材Ｐを加熱する温度よりも低い温度に調整された徐冷炉２０を通過させて、光ファイバＦ１を徐冷する。具体的には、徐冷工程において、徐冷炉２０（炉心管２１内）の温度は、ヒータ２２から加わる熱によって、例えば、８００℃以上１４００℃以下の間の所定温度に調整されている。
【００３５】
また、徐冷工程では、第１ガスより熱伝導率が低い第２ガス（例えばアルゴンガス又は空気）が３ｓｌｍ以上の流量となるように徐冷炉２０内に２つの第２ガス導入口２３ａ，２４ａから導入される。すなわち、第２ガス導入口２３ａから徐冷炉２０内に導入される第２ガスの導入量と、第２ガス導入口２４ａから徐冷炉２０内に導入される第２ガスの導入量との総量が３ｓｌｍ以上になるように調整されている。一方、本実施形態では、ガス導入口あたりの第２ガスの最大流量が３０ｓｌｍ以下になるように調整している。すなわち、第２ガス導入口２３ａ，２４ａのそれぞれから導入される第２ガスの導入量が３０ｓｌｍ以下となるように調整されている。なお、図１に示す例では、徐冷工程において、２つの第２ガス導入口２３ａ，２４ａから第２ガスを徐冷炉２０内に導入しているが、１つの第２ガス導入口２３ａ又は２４ａから第２ガスを徐冷炉２０内に導入するようにしてもよいし、３つ以上の第２ガス導入口から第２ガスを徐冷炉２０内に導入してもよい。いずれの場合であっても、徐冷炉２０に導入される第２ガスの総量は３ｓｌｍ以上であり、且つ、ガス導入口あたりの第２ガスの最大流量が３０ｓｌｍ以下になるように調整する。
【００３６】
徐冷炉２０を通過した光ファイバＦ１は、冷却装置３０に入線される。冷却装置３０は、内部を通る光ファイバＦ１を所定の温度まで更に冷却する（冷却工程）。そして、冷却ガス供給部３５から供給される冷却ガスを複数のノズル３２を介して円筒管３１に導入し、冷却ガスによって光ファイバＦ１を強制的に冷却する。
【００３７】
冷却装置３０を通過した光ファイバＦ１は、外径測定器４０に入線される。外径測定器４０は、内部を通過する光ファイバＦ１の外径を測定し、測定結果を制御ユニット７０へ送信する。制御ユニット７０は、外径測定器４０から受信する測定結果が予め設定されている値となるように、ドラム６２を駆動する駆動モータ６３の回転速度を演算することで駆動モータ６３の回転速度をフィードバック制御する。
【００３８】
外径測定器４０を通過した光ファイバＦ１は、樹脂被覆装置５０に入線される。樹脂被覆装置５０は、光ファイバＦ１に対してＵＶ樹脂５２，５３を塗布して、光ファイバＦ２を形成する。具体的には、樹脂被覆装置５０は、コーティングダイス５１によってＵＶ樹脂５２，５３を塗布し、樹脂硬化部５４によってＵＶ樹脂５２，５３を硬化する。樹脂被覆装置５０によって形成された光ファイバＦ２は、ガイドローラ６１を経て、ドラム６２によって巻き取られる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態に係る光ファイバの製造方法では、線引炉１０に導入する第１ガス（例えばＨｅガス）よりも熱伝導率が低い第２ガス（例えばアルゴンガス又は空気）を、総流量が３ｓｌｍ以上となるように徐冷炉２０内に導入している。このように、ある程度の量のガスを徐冷炉２０内に積極的に導入することにより、徐冷炉２０への第１ガスの流入が効果的に抑制され得る。そして、第２ガスよりも熱伝導率が高い第１ガスの徐冷炉２０への流入が防止されることにより、徐冷炉２０において所望の冷却速度で光ファイバＦ１を冷却することができ、その結果、光ファイバＦ１，Ｆ２の伝送損失を低減できる。一方、上記光ファイバの製造方法では、徐冷炉２０において、ガス導入口あたりの第２ガスの流量が３０ｓｌｍ以下となるように調整している。このように徐冷炉２０内にガスを導入するものの、導入するガスにより光ファイバＦ１の外径に影響を与えないようにその大きさ（流量）を制限している。この結果、光ファイバＦ１，Ｆ２の外径を変動させてしまうことを抑制し得る。以上により、本実施形態に係る光ファイバの製造方法や製造装置によれば、光ファイバの外径変動を抑制しつつ光ファイバの伝送損失を低減することが可能となる。
【００４０】
本実施形態に係る製造方法では、徐冷工程において、１３００℃以上１６５０℃以下の光ファイバＦ１を徐冷炉２０へ入線している。徐冷炉に入線する光ファイバＦ１の温度が１３００℃より低いと、徐冷炉２０に入る前に急冷され、ある程度固まってしまっているため、徐冷の効果が得られにくくなる。一方、徐冷炉２０に入線する光ファイバＦ１の温度が１６５０℃より高いと、十分に光ファイバを冷却しきれない。このように、徐冷炉２０に入線する光ファイバＦ１の温度を、１３００℃以上１６５０℃以下の温度範囲にすることで、光ファイバＦ１の伝送損失を更に低減することができる。
【００４１】
本実施形態に係る製造方法では、徐冷工程において、徐冷炉２０の温度が８００℃以上１４００℃以下に設定されている。徐冷炉２０の温度が８００℃より低いと、徐冷炉２０の中で光ファイバが急冷してしまうため、徐冷の効果が得られにくくなる。一方、徐冷炉２０の温度が１４００℃より高いと十分に光ファイバＦ１を冷却しきれない。このように、徐冷炉２０の温度を、８００℃以上１４００℃以下の温度範囲にすることで、光ファイバＦ１の伝送損失を更に低減することができる。
【００４２】
本実施形態に係る製造方法では、第１ガスは、ヘリウムガスであり、第２ガスは、ヘリウムガス以外の不活性ガス、窒素又は空気である。第２ガスがヘリウムガス以外の不活性ガス、窒素、空気であれば、更に徐冷の効果を得ることができ、光ファイバの伝送損失を更に低減することができる。
【００４３】
本実施形態に係る製造方法では、徐冷工程において、２０００ｍ／分以上の線引速度で光ファイバＦ１を徐冷炉２０に入線している。このように線引速度が２０００ｍ／分以上である場合、第１ガスが光ファイバＦ１に牽引されて、徐冷炉２０に流入しやすい。しかしながら、本実施形態に係る光ファイバの製造方法によれば、徐冷炉２０に所定量の第２ガスを導入しているため、線引炉１０からの第１ガスの徐冷炉２０への流入を防ぐことができ、光ファイバＦ１の外径変動の抑制や光ファイバＦ１の伝送損失の低減を実現しつつ、光ファイバＦ１，Ｆ２の製造速度を向上させることができる。なお、製造効率の観点からは線引速度が２０００ｍ／分以上であることが好ましいが、より高品質の光ファイバを製造する等の場合に線引速度を２０００ｍ／分未満としてもよい。
【００４４】
以上、本開示に係る実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、光ファイバの製造装置の具体的な構成については、図１はその一例を示すものであり、上述した製造方法を実現可能なものであれば、他の構成の製造装置を用いてもよい。また、光ファイバ母材Ｐのコア領域に、ゲルマニウム等の添加物が含まれていなくてもよい。この場合、コア領域に含まれる不純物が少ないため、伝送損失を更に低減した光ファイバとすることができる。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例及び比較例に基づいて本開示をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。【００４６】
ここでは、光ファイバの製造の諸条件が互いに異なる複数の光ファイバを、当該諸条件以外の点で製造装置１と同様の構成を有する光ファイバの製造装置を用いて作製し、作製された光ファイバの外径変動と伝送損失とを比較した。実施例１〜１２及び比較例１〜５のいずれの場合も、第１ガスとしてヘリウムガスを線引炉１０内に導入した。作製する光ファイバのコア領域にはゲルマニウムが添加されている。その他の諸条件については、表１に示した通りである。【００４７】
一般に、線引速度が大きい方が第１ガスが徐冷炉２０内に牽引されやすいため、伝送損失も大きいと考えられる。上述したように、特に線引速度が２０００ｍ／分以上である場合、第１ガスが光ファイバＦ１に牽引されて徐冷炉２０内に流入しやすい。実施例１〜１２及び比較例１〜５のいずれも場合も線引速度が２０００ｍ／分以上である場合について示している。【００４８】
各諸条件において製造した光ファイバの外径変動及び伝送損失を表１に示す。光ファイバの外径変動としては、光ファイバにおける外径の標準偏差σの３倍の値（３σ）を示す。伝送損失としては、波長１５５０ｎｍの光を用いてＯＴＤＲ（Optical  Time  Domain  Reflectometer）によって測定した場合の測定値を示す。光ファイバの外径変動が０．５μｍ以上である場合に不適切な値であるとして「外径変動」の欄に測定値と共に「ｐｏｏｒ」を記した。伝送損失が、０．１８５以上である場合に不適切な値であるとして「伝送損失」の欄に測定値と共に「ｐｏｏｒ」を記した。
【表１】
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【００４９】
実施例１では、徐冷炉２０の上端（第２ガス導入機構２３、以下同様）からその内部に５ｓｌｍで第２ガスとして空気を導入すると共に徐冷炉２０内の温度を１０００℃に設定した状態で、光ファイバＦ１を線引速度２０００ｍ／分で線引した。実施例２では、徐冷炉２０の下端（第２ガス導入機構２４、以下同様）からその内部に１０ｓｌｍで第２ガスとして空気を導入すると共に徐冷炉２０内の温度を１０００℃に設定した状態で、光ファイバＦ１を線引速度２４００ｍ／分で線引した。実施例３では、徐冷炉２０の上端及び下端のそれぞれからその内部に５ｓｌｍで第２ガスとして空気を導入すると共に徐冷炉２０内の温度を１２００℃に設定した状態で、光ファイバＦ１を線引速度２８００ｍ／分で線引した。【００５０】
実施例４では、徐冷炉２０の上端からその内部に１０ｓｌｍで第２ガスとして空気を導入すると共に徐冷炉２０内の温度を１０００℃に設定した状態で、光ファイバＦ１を線引速度３２００ｍ／分で線引した。実施例５では、徐冷炉２０の下端からその内部に２０ｓｌｍで第２ガスとして空気を導入すると共に徐冷炉２０内の温度を１４００℃に設定した状態で、光ファイバＦ１を線引速度３４００ｍ／分で線引した。実施例６では、徐冷炉２０の上端からその内部に３ｓｌｍで第２ガスとして空気を導入すると共に徐冷炉２０内の温度を１０００℃に設定した状態で、光ファイバＦ１を線引速度３８００ｍ／分で線引した。【００５１】
実施例７では、徐冷炉２０の下端からその内部に２０ｓｌｍで第２ガスとしてアルゴンガスを導入すると共に徐冷炉２０内の温度を８００℃に設定した状態で、光ファイバＦ１を線引速度２０００ｍ／分で線引した。実施例８では、徐冷炉２０の上端から徐冷炉２０の内部に１０ｓｌｍで第２ガスとしてアルゴンガスを導入すると共に徐冷炉２０内の温度を１１００℃に設定した状態で、光ファイバＦ１を線引速度２４００ｍ／分で線引した。実施例９では、徐冷炉２０の下端からその内部に２０ｓｌｍで第２ガスとしてアルゴンガスを導入すると共に徐冷炉２０内の温度を１３００℃に設定した状態で、光ファイバＦ１を線引速度２８００ｍ／分で線引した。【００５２】
実施例１０では、徐冷炉２０の下端からその内部に２５ｓｌｍで第２ガスとしてアルゴンガスを導入すると共に徐冷炉２０内の温度を１１００℃に設定した状態で、光ファイバＦ１を線引速度３２００ｍ／分で線引した。実施例１１では、徐冷炉２０の上端及び下端のそれぞれから徐冷炉２０の内部に１０ｓｌｍで第２ガスとしてアルゴンガスを導入すると共に徐冷炉２０内の温度を１３００℃に設定した状態で、光ファイバＦ１を線引速度３４００ｍ／分で線引した。実施例１２では、徐冷炉２０の上端からその内部に５ｓｌｍで第２ガスとしてアルゴンガスを導入すると共に徐冷炉２０内の温度を１０００℃に設定した状態で、光ファイバＦ１を線引速度３８００ｍ／分で線引した。【００５３】
以上のように、実施例１〜１２では、第２ガスの総流量が３ｓｌｍ以上となるように第２ガスが徐冷炉２０内に導入されていた。これにより、徐冷炉２０内への第１ガスの流入が抑制され、光ファイバＦ１，Ｆ２の伝送損失を０．１８１ｄＢ／ｋｍ以下に低減したことを確認できた。また、実施例１〜１２では、徐冷炉２０において、ガス導入口あたりの第２ガスの流量が３０ｓｌｍ以下になるように調整されていた。これにより、光ファイバＦ１の外径変動を０．５μｍ以下に抑制したことを確認できた。また、実施例１〜１２により、第２ガスが空気でもアルゴンガスでも伝送損失を低減できることが確認できた。【００５４】
一方、比較例１では、徐冷炉に光ファイバを入線させずに、線引速度２０００ｍ／分で線引した。この場合、光ファイバの外径変動は良好であったものの、伝送損失が０．１８７ｄＢ／ｋｍと高くなってしまった。【００５５】
比較例３では、徐冷炉の下端からその内部に２ｓｌｍで第２ガスとして空気を導入すると共に徐冷炉２０内の温度を１０００℃に設定した状態で、光ファイバを線引速度２２００ｍ／分で線引した。この場合、光ファイバの外径変動は良好な値であったものの、伝送損失が０．１８５ｄＢ／ｋｍと高くなってしまった。また、比較例５では、徐冷炉２０の下端からその内部に２ｓｌｍで第２ガスとして空気を導入すると共に徐冷炉内の温度を１０００℃に設定した状態で、光ファイバを線引速度２４００ｍ／分で線引した。この場合、光ファイバの外径変動は良好な値であったものの、伝送損失が０．１８５ｄＢ／ｋｍと高くなってしまった。【００５６】
比較例２では、徐冷炉の下端からその内部に３５ｓｌｍで第２ガスとして空気を導入すると共に徐冷炉内の温度を１０００℃に設定した状態で、光ファイバを線引速度２０００ｍ／分で線引した。この場合、光ファイバの外径変動が０．８μｍと大きくなってしまい、不適切な値となってしまった。また、比較例４では、徐冷炉２０の下端からその内部に３５ｓｌｍで第２ガスとしてアルゴンガスを導入すると共に徐冷炉内の温度を１０００℃に設定した状態で、光ファイバを線引速度２０００ｍ／分で線引した。この場合、光ファイバの外径変動が１．２μｍと高くなってしまい、不適切な値となってしまった。【００５７】
以上より、徐冷炉において、ガス導入口からの導入される第２ガスの総流量が３ｓｌｍ以上であることにより、光ファイバの伝送損失を低減できることが確認できた。また、徐冷炉においてガス導入口あたりの第２ガスの各流量を３０ｓｌｍ以下であることにより、光ファイバの外径変動を抑制できることが確認できた。
【符号の説明】
【００５８】
１…製造装置、１０…線引炉、１３…第１ガス導入機構、１５…第１ガス供給部、２０…徐冷炉、２２…ヒータ、２３，２４…第２ガス導入機構、２３ａ，２４ａ…第２ガス導入口、２５…第２ガス供給部、Ｆ１，Ｆ２…光ファイバ、Ｐ…光ファイバ母材。
【図１】
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【国際調査報告】
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