(57)【要約】【課題】光ファイバのコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくても、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と同程度に偏波モード分散を低減した光ファイバの製造方法及び装置を提供することにある。【解決手段】光ファイバ母材４２を線引して光ファイバ４３とし、光ファイバ４３に被覆材料を被覆した後、その被覆された光ファイバ４３をターンプーリー３で方向転換して下流側に送り、巻取り器５１で巻取る光ファイバの製造方法において、ターンプーリー３の上流側に、そのターンプーリー３の回転軸方向に離間され間に被覆された光ファイバ４３を通過させる一対のガイドロール２を設け、一対のガイドロール２をターンプーリー３の回転軸方向に周期的に往復運動させることにより、ターンプーリー３の外周上で被覆された光ファイバ４３に所定の捻れを付与する方法である。【選択図】　　　図１
2004083351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ母材を線引して光ファイバとし、上記光ファイバに被覆材料を被覆した後、その被覆された光ファイバをターンプーリーで方向転換して下流側に送り、巻取り器で巻取る光ファイバの製造方法において、上記ターンプーリーの上流側に、そのターンプーリーの回転軸方向に離間され間に上記被覆された光ファイバを通過させる一対のガイドロールを設け、上記一対のガイドロールを上記ターンプーリーの回転軸方向に周期的に往復運動させることにより、上記ターンプーリーの外周上で上記被覆された光ファイバに所定の捻れを付与することを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項２】
上記ターンプーリーの外周にＶ溝あるいはＵ字状溝を形成し、上記一対のガイドロールを上記ターンプーリーの回転軸方向に周期的に往復運動させることにより、上記Ｖ溝あるいはＵ字状溝の表面上で上記被覆された光ファイバを転動させ、上記被覆された光ファイバに所定の捻れを付与する請求項１記載の光ファイバの製造方法。
【請求項３】
光ファイバ母材を線引して光ファイバとし、上記光ファイバに被覆材料を被覆した後、その被覆された光ファイバをターンプーリーで方向転換して下流側に送り、巻取り器で巻取る光ファイバの製造装置において、上記ターンプーリーの回転軸方向に離間され間に上記被覆された光ファイバを通過させると共に、上記ターンプーリーの回転軸方向に周期的に往復運動する一対のガイドロールを備えたことを特徴とする光ファイバの製造装置。
【請求項４】
上記ターンプーリーは、その外周にＶ溝あるいはＵ字状溝が形成された請求項３記載の光ファイバの製造装置。
【請求項５】
上記ターンプーリーに形成された上記Ｖ溝の開き角が、０°より大きく１８０°より小さい請求項４記載の光ファイバの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ母材を線引きして光ファイバとし、光ファイバに被覆材料を被覆して巻取る光ファイバの製造方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光ファイバの製造にあたっては、図４に示されるような光ファイバ製造装置４１が使用されている。光ファイバ製造装置４１は、光ファイバ母材４２を線引して光ファイバ４３とし、光ファイバ４３に被覆材料を被覆し、被覆材料が被覆された光ファイバ４３（以下、光ファイバ心線４４）を巻取るものである。
【０００３】
従来の光ファイバ製造装置４１は、光ファイバ母材４２を加熱する線引炉４５と、線引炉４５で溶融して線引きされた光ファイバ４３の外径を測定する外径測定器４６と、外径測定器４６を経た光ファイバ４３に樹脂を被覆する第１のコーティング部４７と、第１のコーティング部４７を経て樹脂が被覆された光ファイバ４３にナイロン等のプラスチック材料を被覆する第２のコーティング部４８と、第２のコーティング部４８を経た光ファイバ心線４４を方向転換して下流側に送るターンプーリー４９と、ターンプーリー４９からの光ファイバ心線４４を引取る引取キャプスタン５０と、引取キャプスタン５０からの光ファイバ心線４４を巻取る巻取り器５１とを備えている。
【０００４】
第１のコーティング部４７は、外径測定器４６を経た光ファイバ４３を冷却する冷却管５２ｕと、冷却管５２ｕを経た光ファイバ４３に紫外線硬化型の樹脂を被覆するコーティング器５３ｕと、コーティング器５３ｕで被覆された樹脂を硬化させる樹脂硬化炉５４ｕとからなっている。第２のコーティング部４８も、第１のコーティング部４７と同様、冷却管５２ｄと、プラスチック材料を被覆するコーティング器５３ｄと、プラスチック材料硬化炉５４ｄとからなっている。
【０００５】
この従来の製造装置４１による光ファイバの製造方法を説明する。まず、線引炉４５で光ファイバ母材４２を加熱しながら垂直下方に線引して光ファイバ４３にする。線引は、光ファイバ４３の外径を外径測定器４６で計測しながら行う。その後、第１のコーティング部４７において、冷却管５２ｕで冷却用ガスを光ファイバ４３に吹きかけてその冷却を行い、コーティング器５３ｕで光ファイバ４３の外周に樹脂を被覆し、樹脂硬化炉５４ｕでその樹脂を硬化させる。同様に第２のコーティング部４８において、樹脂の外周にプラスチック材料を被覆して光ファイバ心線４４とし、その光ファイバ心線４４を、ターンプーリー４９で方向転換（図４では下方向から左方向に方向転換）させて引取キャプスタン５０により引取り、巻取り器５１で巻取ることで、製品として完成する。
【０００６】
なお、製造工程中における光ファイバ４３や光ファイバ心線４４の支持は、光ファイバ母材４２の下端と、コーティング器５３ｕ，５３ｄと、ターンプーリー４９との４点でなされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題　】
しかしながら、従来の光ファイバの製造方法及び装置４１では、製造された光ファイバのコア部分およびその周囲のクラッド部分の断面形状を完全に真円形の同心円状とすることは極めて困難であり、わずかに楕円状または歪んだ円状となる。
【０００８】
従って、製造された光ファイバの断面構造における屈折率分布も完全な同心円状ではなくなり、これが原因となって光ファイバ断面内の直交する２偏波間の群速度に差異が生じ、偏波モード分散が大きくなってしまうという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、光ファイバのコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくても、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と同程度に偏波モード分散を低減した光ファイバの製造方法及び装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、光ファイバ母材を線引して光ファイバとし、上記光ファイバに被覆材料を被覆した後、その被覆された光ファイバをターンプーリーで方向転換して下流側に送り、巻取り器で巻取る光ファイバの製造方法において、上記ターンプーリーの上流側に、そのターンプーリーの回転軸方向に離間され間に上記被覆された光ファイバを通過させる一対のガイドロールを設け、上記一対のガイドロールを上記ターンプーリーの回転軸方向に周期的に往復運動させることにより、上記ターンプーリーの外周上で上記被覆された光ファイバに所定の捻れを付与する光ファイバの製造方法である。
【００１１】
請求項２の発明は、上記ターンプーリーの外周にＶ溝あるいはＵ字状溝を形成し、上記一対のガイドロールを上記ターンプーリーの回転軸方向に周期的に往復運動させることにより、上記Ｖ溝あるいはＵ字状溝の表面上で上記被覆された光ファイバを転動させ、上記被覆された光ファイバに所定の捻れを付与する請求項１記載の光ファイバの製造方法である。
【００１２】
請求項３の発明は、光ファイバ母材を線引して光ファイバとし、上記光ファイバに被覆材料を被覆した後、その被覆された光ファイバをターンプーリーで方向転換して下流側に送り、巻取り器で巻取る光ファイバの製造装置において、上記ターンプーリーの回転軸方向に離間され間に上記被覆された光ファイバを通過させると共に、上記ターンプーリーの回転軸方向に周期的に往復運動する一対のガイドロールを備えた光ファイバの製造装置である。
【００１３】
請求項４の発明は、上記ターンプーリーは、その外周にＶ溝あるいはＵ字状溝が形成された請求項３記載の光ファイバの製造装置である。
【００１４】
請求項５の発明は、上記ターンプーリーに形成された上記Ｖ溝の開き角が、０°より大きく１８０°より小さい請求項４記載の光ファイバの製造装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１６】
図１は、本発明の好適実施の形態である光ファイバ製造装置を示す概略図である。図４で説明した従来の光ファイバの製造装置４１と重複する部分の説明は省略する。
【００１７】
図１に示すように、本発明に係る光ファイバ製造装置１は、第２のコーティング部４８と、光ファイバ心線４４を方向転換（図１では下方向から左方向に方向転換）して下流側の引取キャプスタン５０に送るターンプーリー３との間に、ターンプーリー３の回転軸方向に離間され間に光ファイバ心線４４を通過させると共に、ターンプーリー３の回転軸方向（図１では紙面に垂直方向）に周期的に往復運動する一対のガイドロール２を設けたものである。本実施の形態では、一対のガイドロール２として、例えば円筒状のものを使用している。
【００１８】
この装置１は、後述するように、一対のガイドロール２とターンプーリー３により、光ファイバ心線４４に、時計回りの捻れと反時計回りの捻れを、交互にかつ連続的に付与し、捻れが付与された光ファイバ心線４４を巻取り器５１で巻取るものである。
【００１９】
本実施の形態では、引取キャプスタン５０や巻取り器５１などを、図示しない複数の駆動手段により、線引速度が１２００ｍ／ｍｉｎとなるように回転させている。
【００２０】
ガイドロール２とターンプーリー３を図２でより詳細に説明する。
【００２１】
図２は、一対のガイドロール２，２とターンプーリー３の拡大図であり、図１のＡ方向から見た矢視図である。
【００２２】
図２に示すように、一対のガイドロール２，２は、それぞれの回転軸２１，２１がターンプーリー３の回転軸２２に垂直となっており、互いにガイドロール間隔ｄだけ隔てられている。ガイドロール間隔ｄは、光ファイバ心線４４の外径よりも広くなっている。本実施の形態では、ガイドロール間隔ｄが０．５ｍｍとなるようにしている。回転軸２１，２１には、一対のガイドロール２，２をターンプーリー３の回転軸２２の軸方向（図２の矢印で示す左右方向）に周期的に往復運動させる図示しないガイドロール駆動手段が取り付けられている。ガイドロール駆動手段は、一対のガイドロール２，２を、ガイドロール間隔ｄを保持して同時に往復運動させるようにしている。
【００２３】
本実施の形態では、ガイドロール駆動手段により、一対のガイドロール２，２の周波数が６０Ｈｚとなるようにしている。すなわち、一対のガイドロール２，２は１秒間に６０往復する。また、一対のガイドロール２，２の往復運動の行程であるストロークＬが１．７ｍｍとなるようにしている。図２では、ストロークＬを実際よりも大きい寸法で描いている。
【００２４】
光ファイバ心線４４に付与する捻れ回数（回／ｍ）は、引取キャプスタン５０や巻取り器５１などの線引速度と、一対のガイドロール２，２の周波数およびストロークＬによって決定される。これら線引速度、周波数、ストロークＬを設定することで、捻れ回数を所望の値にできる。
【００２５】
本実施の形態に好適に工夫されたターンプーリー３は、その外周の中央部の全面に亘って断面が略Ｖ字状のＶ溝２３が形成されている。Ｖ溝２３は、ターンプーリー３の外周面から中心に向かって傾斜した左斜面２３ａと、ターンプーリー３の外周面から中心に向かって傾斜した右斜面２３ｂと、Ｖ溝２３の最奥部である凹面部２３ｃとからなっている。左斜面２３ａと右斜面２３ｂがつくるＶ溝２３の開き角θは、０°＜θ＜１８０°の範囲であればよい。本実施の形態では、開き角θが６０°となるようにしている。本実施の形態では、凹面部２３ｃの曲率半径Ｒが０．４ｍｍとなるようにしている。
【００２６】
次に、光ファイバの製造方法を説明する。
【００２７】
まず、光ファイバ製造装置１は、従来の装置４１と同様、線引炉４５で光ファイバ母材４２を加熱しながら垂直下方に線引して光ファイバ４３にする。線引は、光ファイバ４３の外径を外径測定器４６で計測しながら行う。その後、第１のコーティング部４７において、冷却管５２ｕで冷却用ガスを光ファイバ４３に吹きかけてその冷却を行い、コーティング器５３ｕで光ファイバ４３の外周に樹脂をコーティングし、樹脂硬化炉５４ｕでその樹脂を硬化させる。同様に第２のコーティング部４８において、樹脂の外周にプラスチック材料を被覆して光ファイバ心線４４とする。
【００２８】
第２コーティング部４８を経た光ファイバ心線４４を、一対のガイドロール２，２間に通過させた後、ターンプーリー３の外周に形成されたＶ溝２３に導入し、ターンプーリー３で方向転換させて引取キャプスタン５０に送る。
【００２９】
このとき、一対のガイドロール２，２がターンプーリー３の回転軸方向に周期的に往復運動しており、Ｖ溝２３での光ファイバ心線４４の通過位置が変化するので、Ｖ溝２３の表面上で光ファイバ心線４４に、時計回りの捻れと反時計回りの捻れが、交互にかつ連続的に付与される。
【００３０】
本実施の形態では、図３で後述するように、線引速度が１２００ｍ／ｍｉｎであり、一対のガイドロール２，２のストロークＬが１．７ｍｍであることから、１ｍあたり約１０回の時計回りの捻れあるいは反時計回りの捻れが光ファイバ心線４４に付与される。
【００３１】
より詳細に言えば、一対のガイドロール２，２が図２の左方向に移動したときは、右側のガイドロール２が光ファイバ心線４４を左方向に押し、Ｖ溝２３での光ファイバ心線４４の通過位置が左方向に移動するため、光ファイバ心線４４はＶ溝２３の左斜面２３ａに乗り上げる。光ファイバ心線４４には張力が加わっているため、光ファイバ心線４４はＶ溝２３の凹面部２３ｃ方向に転動しながら移動し、ターンプーリー３で巻き込まれるときに捻れる。この際、光ファイバ心線４４には、図２の上方から見て反時計回りの捻れが付与される。
【００３２】
また、これとは逆に、一対のガイドロール２，２が図２の右方向に移動したときは、同様の理由で光ファイバ心線４４には、図２の上方から見て時計回りの捻れが付与される。
【００３３】
捻れが付与された光ファイバ心線４４を、ターンプーリー３で方向転換させて引取キャプスタン５０により引取り、巻取り器５１で巻取ることで、製品として完成する。
【００３４】
図３は、装置１の一対のガイドロールのストローク量Ｌと、装置１で製造された光ファイバ心線の捻れ回数および偏波モード分散（ＰＭＤ）との関係を示す図である。図３では、横軸をストローク量Ｌ（ｍｍ）にとり、縦軸を捻れ回数（回／ｍ）にとった特性線ａを黒丸プロットの実線で表し、横軸をストローク量Ｌ（ｍｍ）にとり、縦軸をＰＭＤ（ｐｓ／√ｋｍ）にとった特性線ｂを黒三角プロットの点線で表している。
【００３５】
図３に示すように、特性線ａからは、ストローク量Ｌが約０．４ｍｍより大きくなると光ファイバ心線に捻れが付与され始め、ストローク量Ｌが大きくなるにつれて捻れ回数が増大することがわかる。また、特性線ｂからは、ストローク量Ｌが約０．４ｍｍより大きくなると光ファイバ心線のＰＭＤが減り始め、ストローク量Ｌが大きくなるにつれてＰＭＤが低減することがわかる。
【００３６】
本実施の形態では、線引速度が１２００ｍ／ｍｉｎであり、一対のガイドロールのストローク量Ｌが１．７ｍｍであることから、特性線ａにより、１ｍあたり約１０回の時計回りの捻れあるいは反時計回りの捻れが光ファイバ心線に付与される。また、特性線ｂにより、装置１で製造された光ファイバ心線のＰＭＤは０．０５ｐｓ／√ｋｍである。これに対し、従来の装置４１で製造された光ファイバ心線のＰＭＤは０．１８ｐｓ／√ｋｍなので、ＰＭＤが大幅に低減されていることがわかる。
【００３７】
このように、本発明に係る光ファイバの製造方法は、一対のガイドロール２，２をターンプーリー３の回転軸方向に周期的に往復運動させており、ターンプーリー３に形成されたＶ溝２３での光ファイバ心線４４の通過位置を移動させ、Ｖ溝２３の斜面から光ファイバ心線４４を導入し、張力が掛かった状態でターンプーリー３を通過させることにより、光ファイバ心線４４がＶ溝２３の斜面から徐々に凹面部２３ｃに向かって転動し、ターンプーリー３で巻き込まれるときに捻れるので、光ファイバ心線４４に所定の捻れを付与できる。
【００３８】
したがって、光ファイバのコア部分およびクラッド部分に、時計回りの捻れと反時計回りの捻れとが交互に連続的に付与されるので、捻れを均質化でき、光ファイバの長手方向の不均一性が緩和され、たとえコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくても、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と同程度に偏波モード分散を低減することができる。
【００３９】
また、ターンプーリー３の外周に上述のような好適なＶ溝２３を形成しているので、光ファイバ心線４４に捻れが付与しやすくなり、しかも捻れが付与された光ファイバ心線４４を確実に方向転換して下流側に送ることができる。
【００４０】
本発明に係る光ファイバ製造装置１は、従来の装置４１に、一対のガイドロール２，２とガイドロール駆動手段とを追加した簡単な構成なので、既存の製造装置に若干の改良を加えればよく、低コストである。
【００４１】
上記実施の形態では、ターンプーリー３の外周にＶ溝２３を形成した例で説明したが、Ｖ溝２３の代わりに断面が略Ｕ字状のＵ字状溝を形成しても、同様の作用効果が得られる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００４３】
光ファイバのコア部分およびクラッド部分に時計回りの捻れと反時計回りの捻れとが交互に付与されているため、たとえコア部分およびクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくても、長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である場合と同程度に偏波モード分散を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適実施の形態を示す概略図である。
【図２】図１に示した光ファイバ製造装置の一対のガイドロールとターンプーリーの拡大図（図１のＡ方向から見た矢視図）である。
【図３】一対のガイドロールのストローク量と光ファイバ心線の捻れ回数およびＰＭＤとの関係を示す図である。
【図４】従来の光ファイバ製造装置の概略図である。
【符号の説明】
１　光ファイバ製造装置
２　一対のガイドロール
３　ターンプーリー
４２　光ファイバ母材
４３　光ファイバ
４４　光ファイバ心線
５１　巻取り器
【図１】
2004083351.tif 000003
【図２】
2004083351.tif 000004
【図３】
2004083351.tif 000005
【図４】
2004083351.tif 000006