(57)【要約】【課題】  製造歩留りが優れた光ファイバ製造方法を提供する。【解決手段】  初期線引ステップ（時刻ｔ０〜ｔ１）と定常線引ステップ（時刻ｔ３以降）との間にある線速上昇ステップ（時刻ｔ１〜ｔ３）では、初期線引速度Ｖ１から目標線引速度Ｖ３まで線引速度が上昇するとともに、この線引速度上昇の間に初期炉温Ｔ１から目標炉温Ｔ３まで炉温が上昇する。さらに、この線速上昇ステップでは、線引速度上昇の途中の所定時刻ｔ２より以降において、目標線引張力Ａ３に線引張力が維持されて、光ファイバ母材が線引され光ファイバが製造される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉において光ファイバ母材を加熱・軟化し線引きして光ファイバを製造する方法であって、
初期線引速度Ｖ１，初期炉温Ｔ１および初期線引張力Ａ１の初期条件の下で前記光ファイバ母材を線引する初期線引ステップと、
前記初期線引速度Ｖ１から目標線引速度Ｖ３まで線引速度を上昇させるとともに、この線引速度上昇の間に前記初期炉温Ｔ１から目標炉温Ｔ３まで炉温を上昇させ、この線引速度上昇の途中の所定時刻より以降において目標線引張力Ａ３に線引張力を維持して、前記光ファイバ母材を線引する線速上昇ステップと、
前記目標線引速度Ｖ３，前記目標炉温Ｔ３および前記目標線引張力Ａ３の定常条件の下で前記光ファイバ母材を線引きする定常線引ステップと、
を備えることを特徴とする光ファイバ製造方法。
【請求項２】
前記線速上昇ステップは、
前記初期線引速度Ｖ１，前記初期炉温Ｔ１および前記初期線引張力Ａ１に基づいて、線引張力が前記目標線引張力Ａ３となり得る中間線引速度Ｖ２および中間炉温Ｔ２を設定して、前記初期線引速度Ｖ１から前記中間線引速度Ｖ２まで線引速度を上昇させるとともに、この線引速度上昇の間に前記初期炉温Ｔ１から前記中間炉温Ｔ２まで炉温を上昇させながら、前記光ファイバ母材を線引する第１線速上昇ステップと、
前記目標線引張力Ａ３に線引張力を維持しつつ、前記中間線引速度Ｖ２から前記目標線引速度Ｖ３まで線引速度を上昇させるとともに、この線引速度上昇の間に前記中間炉温Ｔ２から前記目標炉温Ｔ３まで炉温を上昇させながら、前記光ファイバ母材を線引する第２線速上昇ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ製造方法。
【請求項３】
線引張力が、前記光ファイバ母材を線引し樹脂コーティングして得られる被覆光ファイバの張力であり、
前記線速上昇ステップの前記所定時刻より以降および前記定常線引ステップにおいて、前記被覆光ファイバの張力を測定して、この測定により得られる張力を前記目標線引張力Ａ３に維持しつつ線引速度および炉温それぞれを制御する、
ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ製造方法。
【請求項４】
線引張力が、前記光ファイバ母材を線引して得られるガラスファイバの張力であり、
前記線速上昇ステップの前記所定時刻より以降および前記定常線引ステップにおいて、前記ガラスファイバの張力を測定して、この測定により得られる張力を前記目標線引張力Ａ３に維持しつつ線引速度および炉温それぞれを制御する、
ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ製造方法。
【請求項５】
前記目標線引張力Ａ３が６.４Ｎ／ｍｍ２〜２４.０Ｎ／ｍｍ２の範囲にあることを特徴とする請求項４記載の光ファイバ製造方法。
【請求項６】
前記光ファイバ母材のコア領域が純石英ガラスからなることを特徴とする請求項５記載の光ファイバ製造方法。
【請求項７】
前記目標線引張力Ａ３が３２Ｎ／ｍｍ２〜１２０Ｎ／ｍｍ２の範囲にあることを特徴とする請求項４記載の光ファイバ製造方法。
【請求項８】
前記目標線引速度Ｖ３が１５００ｍ／分以上であることを特徴とする請求項７記載の光ファイバ製造方法。
【請求項９】
線引速度が１０００ｍ／分以上であるときに線引張力の変動幅が６.４Ｎ／ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項７記載の光ファイバ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱炉において光ファイバ母材を加熱・軟化し線引きして光ファイバを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムにおいて光伝送路として用いられる光ファイバは、加熱炉において光ファイバ母材を加熱・軟化し線引きすることで製造される（例えば特許文献１および特許文献２を参照）。光ファイバ母材の線引開始の初期状態では、線引により得られる光ファイバの走行速度である線引速度（初期線引速度）は遅く、加熱炉内の温度である炉温（初期炉温）は低い。その後、初期炉温から目標炉温まで炉温を上昇させ、さらにその後に、初期線引速度から目標線引速度まで線引速度を上昇させる。そして、目標線引速度および目標炉温となった時刻より以降では、線引速度および炉温それぞれをそのまま維持して定常状態とし、光ファイバ母材を線引きする。
【０００３】
ここで、定常線引時における目標炉温は、定常線引時における目標線引速度および目標線引張力に基づいて設定される。すなわち、線引時に光ファイバに付与される線引張力は該光ファイバの特性（例えばカットオフ波長やモードフィールド径）に影響を与えることから、所望の特性を有する光ファイバを製造することができるように、定常線引時における目標線引張力が適切に設定される。そして、所望の目標線引速度および目標線引張力を得ることができるように、目標炉温が適切に設定される。
【特許文献１】特開昭５３−４３５４０号公報
【特許文献２】特開平２−８０３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の光ファイバ製造方法は以下のような問題点を有していることを、本願発明者は見出した。すなわち、初期線引速度および初期炉温である初期状態では、線引張力は目標線引張力より大きい。しかし、初期炉温から目標炉温まで炉温を上昇させた後に、初期線引速度から目標線引速度まで線引速度を上昇させることから、その過程中の或る期間において、線引速度が低速（初期線引速度付近）であるうちに、炉温が高温（目標炉温付近）となり、線引張力は目標線引張力より小さくなる。そして、初期線引速度から目標線引速度まで線引速度を上昇させるにしたがって、線引張力は次第に大きくなり、やがて、目標線引速度に達すると、線引張力は目標線引張力に略等しくなる。
【０００５】
このように、目標線引速度および目標炉温である定常状態となる前では、線引張力が安定した目標線引張力とはならず、所望の特性を有する光ファイバを得ることができない。所望の特性を有していない光ファイバ部分は廃却されることから、従来の光ファイバ製造方法では、光ファイバ母材から光ファイバを製造する際の製造歩留りがよくない。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、製造歩留りが優れた光ファイバ製造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】
【０００７】
本発明に係る光ファイバ製造方法は、加熱炉において光ファイバ母材を加熱・軟化し線引きして光ファイバを製造する方法であって、(1) 初期線引速度Ｖ１，初期炉温Ｔ１および初期線引張力Ａ１の初期条件の下で光ファイバ母材を線引する初期線引ステップと、(2) 初期線引速度Ｖ１から目標線引速度Ｖ３まで線引速度を上昇させるとともに、この線引速度上昇の間に初期炉温Ｔ１から目標炉温Ｔ３まで炉温を上昇させ、この線引速度上昇の途中の所定時刻より以降において目標線引張力Ａ３に線引張力を維持して、光ファイバ母材を線引する線速上昇ステップと、(3) 目標線引速度Ｖ３，目標炉温Ｔ３および目標線引張力Ａ３の定常条件の下で光ファイバ母材を線引きする定常線引ステップと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この光ファイバ製造方法では、光ファイバ母材が線引されて光ファイバが製造される際に、時間の経過とともに、初期線引ステップ、線速上昇ステップおよび定常線引ステップの順に進んでいく。初期線引ステップでは、初期線引速度Ｖ１，初期炉温Ｔ１および初期線引張力Ａ１の初期条件の下で、光ファイバ母材が線引され光ファイバが製造される。定常線引ステップでは、目標線引速度Ｖ３，目標炉温Ｔ３および目標線引張力Ａ３の定常条件の下で、光ファイバ母材が線引され光ファイバが製造される。初期線引ステップと定常線引ステップとの間にある線速上昇ステップでは、初期線引速度Ｖ１から目標線引速度Ｖ３まで線引速度が上昇するとともに、この線引速度上昇の間に初期炉温Ｔ１から目標炉温Ｔ３まで炉温が上昇する。さらに、この線速上昇ステップでは、線引速度上昇の途中の所定時刻より以降において、目標線引張力Ａ３に線引張力が維持されて、光ファイバ母材が線引され光ファイバが製造される。
【０００９】
本発明に係る光ファイバ製造方法では、線速上昇ステップは、(a) 初期線引速度Ｖ１，初期炉温Ｔ１および初期線引張力Ａ１に基づいて、線引張力が目標線引張力Ａ３となり得る中間線引速度Ｖ２および中間炉温Ｔ２を設定して、初期線引速度Ｖ１から中間線引速度Ｖ２まで線引速度を上昇させるとともに、この線引速度上昇の間に初期炉温Ｔ１から中間炉温Ｔ２まで炉温を上昇させながら、光ファイバ母材を線引する第１線速上昇ステップと、(b) 目標線引張力Ａ３に線引張力を維持しつつ、中間線引速度Ｖ２から目標線引速度Ｖ３まで線引速度を上昇させるとともに、この線引速度上昇の間に中間炉温Ｔ２から目標炉温Ｔ３まで炉温を上昇させながら、光ファイバ母材を線引する第２線速上昇ステップと、を含むのが好適である。
【００１０】
この場合には、初期線引ステップと定常線引ステップとの間にある線速上昇ステップは、第１線速上昇ステップと第２線速上昇ステップとに区分される。第１線速上昇ステップでは、初期線引速度Ｖ１，初期炉温Ｔ１および初期線引張力Ａ１に基づいて、線引張力が目標線引張力Ａ３となり得る中間線引速度Ｖ２および中間炉温Ｔ２が設定されて、初期線引速度Ｖ１から中間線引速度Ｖ２まで線引速度が上昇するとともに、この線引速度上昇の間に初期炉温Ｔ１から中間炉温Ｔ２まで炉温が上昇する。続く第２線速上昇ステップでは、目標線引張力Ａ３に線引張力が維持されつつ、中間線引速度Ｖ２から目標線引速度Ｖ３まで線引速度が上昇するとともに、この線引速度上昇の間に中間炉温Ｔ２から目標炉温Ｔ３まで炉温が上昇する。
【００１１】
本発明に係る光ファイバ製造方法では、線引張力が、光ファイバ母材を線引し樹脂コーティングして得られる被覆光ファイバの張力であり、線速上昇ステップの上記所定時刻より以降および定常線引ステップにおいて、被覆光ファイバの張力を測定して、この測定により得られる張力を目標線引張力Ａ３に維持しつつ線引速度および炉温それぞれを制御するのが好適である。
【００１２】
本発明に係る光ファイバ製造方法では、線引張力が、光ファイバ母材を線引して得られるガラスファイバの張力であり、線速上昇ステップの上記所定時刻より以降および定常線引ステップにおいて、ガラスファイバの張力を測定して、この測定により得られる張力を目標線引張力Ａ３に維持しつつ線引速度および炉温それぞれを制御するのも好適である。
【００１３】
線引張力がガラスファイバの張力である場合、目標線引張力Ａ３が６.４Ｎ／ｍｍ２〜２４.０Ｎ／ｍｍ２の範囲にあるのが好適であり、また、このとき、光ファイバ母材のコア領域が純石英ガラスからなるのが好適である。
【００１４】
また、線引張力がガラスファイバの張力である場合、目標線引張力Ａ３が３２Ｎ／ｍｍ２〜１２０Ｎ／ｍｍ２の範囲にあるのが好適であり、４０Ｎ／ｍｍ２〜９６Ｎ／ｍｍ２の範囲にあるのが更に好適である。目標線引速度Ｖ３が１５００ｍ／分以上であるのが好適であり、線速上昇ステップおよび定常線引ステップの何れとも線引速度が１０００ｍ／分以上であるときに線引張力の変動幅（＝(最大値−最小値)／２）が６.４Ｎ／ｍｍ２以下であるのが好適である。これらの場合、コア領域にＧｅＯ２が添加された光ファイバ母材を線引する際に好都合である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光ファイバを歩留まりよく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、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】
図１は、光ファイバ製造装置１の概略構成図である。この光ファイバ製造装置１では、石英ガラスを主成分とする光ファイバ母材２は、送出し装置１１により、加熱炉１２の内部に挿入され下方に送られていく。加熱炉１２により加熱・溶融された光ファイバ母材２の下端から次第に線引されてガラスファイバ３が得られる。このガラスファイバ３は、樹脂が容れられたコーティングダイス１３を通過することで樹脂がコーティングされ、紫外線照射装置１４により紫外線が照射されることで該樹脂が硬化され、再び、樹脂が容れられたコーティングダイス１５を通過することで樹脂がコーティングされ、紫外線照射装置１６により紫外線が照射されることで該樹脂が硬化される。このようにしてガラスファイバ３に樹脂が被覆されて得られた被覆光ファイバ４は、ターンプーリ１７および引取り装置１８を経て巻取り装置１９により巻き取られる。
【００１８】
加熱炉１２とコーティングダイス１３との間に外径測定器２１および張力測定器２２が配置されている。外径測定器２１および張力測定器２２それぞれは光学式のものであり、外径測定器２１によりガラスファイバ３の外径が測定され、張力測定器２２によりガラスファイバ３の張力が測定される。
【００１９】
紫外線照射装置１６とターンプーリ１７との間に外径測定器２３が配置されている。この外径測定器２３も光学式のものであって、この外径測定器２３により被覆光ファイバ４の外径が測定される。また、ターンプーリ１７の近傍に張力測定器２４が配置されている。この張力測定器２４は、被覆光ファイバ４がターンプーリ１７に与える荷重を測定することで、被覆光ファイバ４の張力を測定する。
【００２０】
外径測定器２１、張力測定器２２、外径測定器２３および張力測定器２４により測定された結果は、制御部２５に通知される。そして、制御部２５により、線引速度、加熱炉１２の炉温および線引張力が制御される。線引速度は引取り装置１８により調整される。なお、これら線引速度、炉温および線引張力それぞれは、独立に制御され得るものではなく、相互に影響を及ぼしている。
【００２１】
図２は、本実施形態に係る光ファイバ製造方法を説明する図である。同図（ａ）は線引速度の時間的変化を示し、同図（ｂ）は炉温の時間的変化を示し、また、同図（ｃ）は線引張力の時間的変化を示す。本実施形態に係る光ファイバ製造方法は、初期線引ステップ（時刻ｔ０〜ｔ１）、線速上昇ステップ（時刻ｔ１〜ｔ３）および定常線引ステップ（時刻ｔ３以降）を備える。また、線速上昇ステップ（時刻ｔ１〜ｔ３）は、第１線速上昇ステップ（時刻ｔ１〜ｔ２）および第２線速上昇ステップ（時刻ｔ２〜ｔ３）を含む。なお、以下に説明する線引速度、炉温および線引張力それぞれは、制御部２５により制御される。
【００２２】
初期線引ステップ（時刻ｔ０〜ｔ１）は、線引開始後の当初のステップである。この初期線引ステップでは、初期線引速度Ｖ１，初期炉温Ｔ１および初期線引張力Ａ１の初期条件の下で光ファイバ母材２を線引する。これら３つのパラメータのうち先ず初期線引速度Ｖ１および初期炉温Ｔ１が適当に設定され、そのときの初期線引張力Ａ１が張力測定器２２または張力測定器２４により測定される。
【００２３】
この初期線引ステップに続く線速上昇ステップ（時刻ｔ１〜ｔ３）では、初期線引速度Ｖ１から目標線引速度Ｖ３まで線引速度を上昇させるとともに、この線引速度上昇の間に初期炉温Ｔ１から目標炉温Ｔ３まで炉温を上昇させ、この線引速度上昇の途中の時刻ｔ２より以降において目標線引張力Ａ３に線引張力を維持して、光ファイバ母材２を線引する。この線速上昇ステップにおいて、炉温の上昇は、図示のように階段状であってもよいし、連続的であってもよい。また、階段状に炉温を上昇させる場合に、各段の上昇幅および時間は任意でよい。
【００２４】
この線速上昇ステップに続く定常線引ステップ（時刻ｔ３以降）では、目標線引速度Ｖ３，目標炉温Ｔ３および目標線引張力Ａ３の定常条件の下で光ファイバ母材２を線引きする。
【００２５】
線速上昇ステップ（時刻ｔ１〜ｔ３）について更に詳細に説明すると以下のとおりである。
【００２６】
第１線速上昇ステップ（時刻ｔ１〜ｔ２）では、初期線引速度Ｖ１，初期炉温Ｔ１および初期線引張力Ａ１に基づいて、線引張力が目標線引張力Ａ３となり得る中間線引速度Ｖ２および中間炉温Ｔ２を設定して、初期線引速度Ｖ１から中間線引速度Ｖ２まで線引速度を上昇させるとともに、この線引速度上昇の間に初期炉温Ｔ１から中間炉温Ｔ２まで炉温を上昇させながら、光ファイバ母材２を線引する。
【００２７】
例えば、ガラスファイバ３のガラス径および被覆光ファイバ４の被覆径それぞれを一定に制御し得る線引速度の最小値が中間線引速度Ｖ２として設定されるのが好適である。そして、この中間線引速度Ｖ２において線引張力が目標線引張力Ａ３となり得る炉温が中間炉温Ｔ２として設定される。より具体的には、中間線引速度Ｖ２へ線引速度を変化させた場合の線引張力は Ａ１・Ｖ２／Ｖ１ で近似され、この近似値と目標線引張力Ａ３との差を補償するように炉温を初期炉温Ｔ１から中間炉温Ｔ２に変化させる。「初期炉温Ｔ１と中間炉温Ｔ２との差」と補償すべき張力との差の関係は、当該設備について予め経験的に求めておく。この関係に基づいて中間炉温Ｔ２が設定される。
【００２８】
第１線速上昇ステップに続く第２線速上昇ステップ（時刻ｔ２〜ｔ３）では、目標線引張力Ａ３に線引張力を維持しつつ、中間線引速度Ｖ２から目標線引速度Ｖ３まで線引速度を上昇させるとともに、この線引速度上昇の間に中間炉温Ｔ２から目標炉温Ｔ３まで炉温を上昇させながら、光ファイバ母材２を線引する。
【００２９】
時刻ｔ２以降の第２線速上昇ステップおよび定常線引ステップでは、目標線引張力Ａ３に線引張力を維持しつつ、光ファイバ母材２を線引する。すなわち、定常線引状態となる前の線速上昇ステップの途中から目標線引張力Ａ３に線引張力を維持しつつ光ファイバ母材２を線引するので、第２線速上昇ステップでは、所望の特性を有する光ファイバを製造することができる。従来は、線速上昇中は所望の特性を有する光ファイバを製造することができなかったが、本実施形態では、それが可能となり、光ファイバの製造歩留まりが向上する。
【００３０】
線引張力が被覆光ファイバ４の張力であって、第２線速上昇ステップおよび定常線引ステップにおいて、張力測定器２４により被覆光ファイバ４の張力を測定して、この測定により得られる張力を目標線引張力Ａ３に維持しつつ線引速度および炉温それぞれを制御するのが好適である。
【００３１】
また、線引張力がガラスファイバ３の張力であって、第２線速上昇ステップおよび定常線引ステップにおいて、張力測定器２２によりガラスファイバ３の張力を測定して、この測定により得られる張力を目標線引張力Ａ３に維持しつつ線引速度および炉温それぞれを制御するのが、より好適である。このようにガラスファイバ３の張力を測定しつつ、この張力を目標値とするよう線引速度および炉温それぞれを制御することにより、線引により得られる光ファイバの特性を容易に所望のものとすることができる。
【００３２】
線引張力がガラスファイバ３の張力である場合、目標線引張力Ａ３が６.４Ｎ／ｍｍ２〜２４.０Ｎ／ｍｍ２の範囲にあるのが好適であり、また、光ファイバ母材２のコア領域が純石英ガラスからなるのが好適である。このような条件下で光ファイバ母材２を線引すると、所望の特性を有する低損失の純石英コア光ファイバを得ることができる。
【００３３】
また、線引張力がガラスファイバ３の張力である場合、目標線引張力Ａ３が３２Ｎ／ｍｍ２〜１２０Ｎ／ｍｍ２の範囲にあるのが好適であり、４０Ｎ／ｍｍ２〜９６Ｎ／ｍｍ２の範囲にあるのが更に好適である。この場合には、コア領域にＧｅＯ２が添加された光ファイバ母材２を線引する際に好都合である。このとき、目標線引速度Ｖ３が１５００ｍ／分以上であるのが好適であり、この場合には、光ファイバの製造歩留まりの改善の効果が大きい。また、線引速度が１０００ｍ／分以上であるときに線引張力の変動幅が６.４Ｎ／ｍｍ２以下であるのが好適であり、この場合には、安定した特性を有する光ファイバを得ることができる。
【００３４】
なお、具体的な数値例としては、例えば、初期線引速度Ｖ１は１００ｍ／分であり、中間線引速度Ｖ２は５００ｍ／分であり、目標線引速度Ｖ３は１５００ｍ／分であり、初期炉温Ｔ１は２０００℃であり、中間炉温Ｔ２は２１００℃であり、目標炉温Ｔ３は２２００℃であり、初期線引張力Ａ１は３２Ｎ／ｍｍ２であり、目標線引張力Ａ３は６４Ｎ／ｍｍ２である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】光ファイバ製造装置の概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る光ファイバ製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…光ファイバ製造装置、２…光ファイバ母材、３…ガラスファイバ、４…被覆光ファイバ、１１…送出し装置、１２…加熱炉、１３…コーティングダイス、１４…紫外線照射装置、１５…コーティングダイス、１６…紫外線照射装置、１７…ターンプーリ、１８…引取り装置、１９…巻取り装置、２１…外径測定器、２２…張力測定器、２３…外径測定器、２４…張力測定器、２５…制御部。
【図１】
2005263545.tif 000003
【図２】
2005263545.tif 000004