(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ母材から溶融紡糸された光ファイバ裸線を冷却装置にて冷却し、ついでこの光ファイバ裸線上に樹脂を塗布し、硬化して順次一次被覆層、二次被覆層を形成する光ファイバの製造方法において、
光ファイバ紡糸炉と冷却装置との間で、光ファイバ裸線を徐冷すること、および紡糸炉内の加熱装置により光ファイバ母材が加熱されて、紡糸炉内の最高温度に達した時点Ａから、当該光ファイバ母材の溶融部分が線引きされ、徐冷装置内でこの溶融部分を徐冷しながら、外径１２５μｍの光ファイバ裸線になる時点Ｂまでに要する時間を９０〜５００秒とすることを特徴とする光ファイバ素線の製造方法。
【請求項２】
前記光ファイバ紡糸炉の下部を延長するようにして徐冷装置を設け、該徐冷装置にて光ファイバ裸線を徐冷することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ素線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ母材から溶融紡糸された光ファイバ裸線を、冷却装置にて冷却し、ついでこの光ファイバ裸線上に樹脂を塗布し、硬化して一次被覆層、二次被覆層を順次形成する光ファイバ素線の製造方法およびこの製造方法に用いられる製造装置に関し、溶融紡糸後の光ファイバ裸線の冷却方法を改善することにより、光ファイバ素線の波長１．５５μｍにおける伝送損失を低減するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、光ファイバ素線の製造方法の一例を示す概略構成図である。
光ファイバ母材１を紡糸炉２において、アルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中で高温加熱して溶融紡糸し、光ファイバ裸線３の外径を１２５μｍまで引き落として、光ファイバ裸線３とし、この光ファイバ裸線３を冷却装置４にて冷却し、ついでこの光ファイバ裸線３上に、樹脂塗布装置５にて樹脂を塗布し、ついで硬化装置６にて前記樹脂を硬化して一次被覆層を形成する。さらにこの一次被覆層上に樹脂塗布装置７にて樹脂を塗布し、硬化装置８にてこの樹脂を硬化して二次被覆層を形成する。このように製造された光ファイバ素線９は、ターンプーリー１０によりパスラインを変えられ、引き取り機１１、ダンサー１２の順に通過し、巻取り装置１３により巻取られる。
【０００３】
ところで近年、光ファイバの溶融紡糸において、生産効率を高める目的から、光ファイバ裸線３の線引を高速で行うようになっている。
光ファイバ母材１の下端を紡糸炉２によって加熱し、軟化させて線引すると、下端が徐々に縮径されて円錐状のネックダウン部が形成される。光ファイバ裸線３の線引を高速で行うことにより、この光ファイバ母材１のネックダウン部の円錐形状が長くなり、光ファイバ裸線３の外径が１２５μｍになる前に、光ファイバ裸線３が紡糸炉２の外に出てしまい、その後の冷却装置４において冷却ガスにより光ファイバ裸線３が急冷される。
【０００４】
光ファイバ裸線３が線引時に急冷されると、光ファイバ裸線３における非架橋酸素ホールセンター（Ｎｏｎ  Ｂｏｎｄｉｎｇ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｈｏｌｅ  Ｃｅｎｔｅｒ、以下ＮＢＯＨＣと略記する。）を含む欠陥が再結合しにくくなり、光ファイバ素線９の波長０．６３μｍにおける伝送損失が増加するという問題がある。
ＮＢＯＨＣを含む欠陥は、光ファイバ母材１を高温で溶融すると発生し、光ファイバ裸線３の溶融紡糸過程で徐冷すると、再結合しやすくなることが知られている。
また、光ファイバ素線９の波長０．６３μｍにおける伝送損失が増加すると、実際に伝送される波長域である波長１．５５μｍにける伝送損失も影響を受けることが分かっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、光ファイバ素線の製造過程において、溶融紡糸後の光ファイバ裸線の冷却方法を改善することにより、波長１．５５μｍにおける伝送損失が小さい光ファイバ素線の製造方法およびその装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、本発明は、光ファイバ母材から溶融紡糸された光ファイバ裸線を冷却装置にて冷却し、ついでこの光ファイバ裸線上に樹脂を塗布し、硬化して順次一次被覆層、二次被覆層を形成する光ファイバの製造方法において、
光ファイバ紡糸炉と冷却装置との間で、光ファイバ裸線を徐冷すること、および紡糸炉内の加熱装置により光ファイバ母材が加熱されて、紡糸炉内の最高温度に達した時点Ａから、当該光ファイバ母材の溶融部分が線引きされ、徐冷装置内でこの溶融部分を徐冷しながら、外径１２５μｍの光ファイバ裸線になる時点Ｂまでに要する時間を９０〜５００秒とすることを特徴とする光ファイバ素線の製造方法を提供する。
【０００７】
また、本発明の光ファイバ製造方法において、前記光ファイバ紡糸炉の下部を延長するようにして徐冷装置を設け、該徐冷装置にて光ファイバ裸線を徐冷することが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、詳しく説明する。
本発明の光ファイバ素線の製造方法は、光ファイバ母材を光ファイバ紡糸炉で加熱することにより、溶融した光ファイバ母材を線引きする際に、光ファイバ母材のあるガラス部分が、紡糸炉内の最高温度位置に達してから外径１２５μｍの光ファイバ裸線になるまでの過程に、光ファイバ裸線を徐冷するための徐冷装置を導入することにより、波長１．５５μｍにおける光ファイバ素線の伝送損失を低減するものである。
図１は、本発明の光ファイバ素線の製造方法および製造装置を用いた光ファイバ素線の製造工程の一例を示す概略構成図である。図中、図４に示す従来のものと同じ装置を示すものには同一の符号を付けた。
【００１１】
紡糸炉２において光ファイバ母材１から溶融紡糸された光ファイバ裸線３は、徐冷装置１４に送り込まれ、さらに冷却装置４に送りこまれ、ここで冷却されて樹脂塗布装置５に送られる。ここで、光ファイバ裸線３に樹脂が塗布され、ついで硬化装置６にて前記樹脂が硬化されて一次被覆層が形成される。さらに、この一次被覆層上に樹脂塗布装置７にて樹脂が塗布され、硬化装置８にてこの樹脂が硬化されて二次被覆層が形成される。このように製造された光ファイバ素線９は、ターンプーリー１０によりパスラインを変えられ、引き取り機１１、ダンサー１２の順に通過し、巻取り装置１３により巻取られる。
【００１２】
上記徐冷装置１４を設ける位置は、紡糸炉２と冷却装置４の間であればどこでもよいが、より徐冷効果を高めるためには、紡糸炉２の下部を延長するようにして設けることが好ましい。
【００１３】
徐冷装置１４の外形形状は、円筒形、多角形などがあるが、特に限定するものではない。また、徐冷装置１４の光ファイバ裸線３が通過する内部形状は、円筒形、多角形、コルゲート形などがあるが、特に限定するものではない。
例えば、徐冷装置１４の外形形状が円筒形の場合、外径は２０〜１５０ｍｍ程度となっている。外径が２０ｍｍ未満では、機械的強度が不足する。外径が１５０ｍｍを超えると、光ファイバ線引き時の作業性が低下する。また、徐冷装置１４の外周を、適宜、断熱材などで覆ってもよい。
また、内部形状も円筒形の場合、内径は１０〜１２５ｍｍの範囲で適宜選択できる。光ファイバ裸線３の線引き時に、徐冷の点で、内径は細い方が好ましいが、線ぶれによる光ファイバの接触や、光ファイバの軸出しを考慮すると、ある程度の大きさが必要となる。
【００１４】
また、徐冷装置１４の長さは、紡糸炉２で溶融された光ファイバ裸線３を緩やかに冷却するために、１００ｍｍ以上必要であり、好ましい長さは、紡糸線速に応じて、適宜決定される。１００ｍｍ未満では、光ファイバ裸線３のＮＢＯＨＣを含む欠陥が再結合するために十分に徐冷することができない。
また、徐冷装置１４は、取り外し可能な構造となっており、これを取り外すことにより、本発明の光ファイバ素線の製造装置は、従来の光ファイバ素線の製造装置としての使用も可能である。
【００１５】
徐冷装置１４内は、より徐冷効果を高めるために、徐冷装置１４は、ヒーターなどで５０〜１２００℃程度まで温度制御することができるようになっており、またその周りが断熱材などで覆われている。
さらに、徐冷装置１４の温度を、紡糸炉２に近い方から順に、段階的に下げるようにしてもよい。この場合、紡糸炉２に近い方から、徐冷装置１４をいくつかに分割して温度制御可能とし、光ファイバ裸線３の引き出し口に向かって温度を下げるようにする。このような工程を経ることにより、光ファイバ裸線３をより緩やかに冷却することができる。
【００１６】
光ファイバ裸線３の線引きを高速で行うと、光ファイバ母材１のネックダウン部の円錐形状は長くなり、それに伴って紡糸炉２で溶融された光ファイバ母材１のあるガラス部分が、紡糸炉内の最高温度位置に達してから外径１２５μｍの光ファイバ裸線３になるまでの距離も長くなる。そこで、上記のような徐冷装置１４を設けて、この徐冷装置１４内でこのネックダウン部の円錐形状を徐冷しながら、外径１２５μｍの光ファイバ裸線３を形成すれば、光ファイバ裸線３のＮＢＯＨＣを含む欠陥がより再結合しやすくなる。
【００１７】
図２に示すように、紡糸炉２内の加熱装置により光ファイバ母材１が加熱されて、紡糸炉内の最高温度に達した時点Ａから、当該光ファイバ母材１の溶融部分が線引きされ、上記のように徐冷装置１４内でこの溶融部分を徐冷しながら、外径１２５μｍの光ファイバ裸線３になる時点Ｂまでに要する時間を、光ファイバの変形時間とする。
【００１８】
この光ファイバの変形時間は、光ファイバ裸線３の線速により異なるが、９０〜５００秒が好ましい。特に好ましくは、１２０〜４００秒である。
変形時間が９０秒未満では、波長１．５５μｍにおける光ファイバ素線の伝送損失が増加し、５００秒を超えると、光ファイバ素線の線速変動量が大きくなる。
【００１９】
徐冷装置１４で外径１２５μｍに形成された光ファイバ裸線３は、冷却装置４において、一次被覆層となる樹脂が塗布可能な温度に冷却される。ついで、光ファイバ裸線３上に、樹脂塗布装置５にて樹脂を塗布し、ついで硬化装置６にて前記樹脂を硬化して一次被覆層を形成し、さらにこの一次被覆層上に樹脂塗布装置７にて樹脂を塗布し、硬化装置８にてこの樹脂を硬化して二次被覆層を形成し、光ファイバ素線９を得る。
上記被覆層に用いられる樹脂としては、紫外線硬化型樹脂が好適である。
【００２０】
本発明の光ファイバ素線の製造方法およびその装置は、シングルモード光ファイバ、分散シフト、カットオフシフト、分散補償光ファイバなど、いかなる種類の光ファイバにも適用できるが、波長０．６３μｍにおける伝送損失、すなわちＮＢＯＨＣによる吸収が大きい光ファイバに対して好適である。
気相軸付法（ＶＡＤ法）、外付け法（ＯＶＤ法）、内付け法（ＣＶＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法）またはロッドインチューブ法など、いかなる製法で作製された光ファイバ母材に対しても、その大きさや形状に拘わらず適用できるが、ＮＢＯＨＣを含む欠陥の発生量の低減が困難な種類のものに対して好適である。
【００２１】
上記のように、徐冷装置１４を設け、この装置の温度を制御することにより、紡糸炉２で溶融された光ファイバ母材１の下端が線引され、この溶融部分が外径１２５μｍの光ファイバ裸線３になるまでの過程を調整することができる。
これにより、本発明の光ファイバ素線の製造方法およびその装置は、幅広い紡糸線速において、光ファイバ裸線のＮＢＯＨＣを含む欠陥を再結合するために有効である。具体的には、紡糸線速３０〜１５００ｍ／分において好適である。
【００２２】
ところで、紡糸炉２で溶融された光ファイバ母材１の下端が線引され、この溶融部分が外径１２５μｍの光ファイバ裸線３になるまでの過程において、光ファイバ母材１のネックダウン部の円錐形状が長すぎると、光ファイバ裸線３の線引き時において、線速制御が困難となる。また、線速変動が大きいと、光ファイバ素線９の一次、二次被覆層のコート径の変動が大きくなり、安定した被覆を施すのが困難となる。その結果、光ファイバ素線９の被覆層に偏肉が生じたり、側圧特性不良が生じたりする。
そこで、徐冷装置１４の温度を制御し、光ファイバ裸線３の線速に応じて、光ファイバの変形時間を決定する。これにより、光ファイバ素線９の伝送損失の増加、被覆層の偏肉、側圧特性不良などを低減することができる。
【００２３】
以下、具体例を示す。
本発明の光ファイバ素線９の製造方法によって、光ファイバ素線を製造した。まず、光ファイバ母材１を紡糸炉２より溶融紡糸し、紡糸炉２の光ファイバ裸線３の引き出し口に取付けた徐冷装置１４で光ファイバ裸線３を徐冷し、外径１２５μｍの光ファイバ裸線３を溶融紡糸した。
ここで用いた光ファイバ母材１は、波長多重伝送用光ファイバ母材である。
この徐冷装置１４としては、筒の内径３０ｍｍ、外径８０ｍｍ、長さが５００ｍｍであるものを用いた。
ついで、冷却した光ファイバ裸線３に、ウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂を塗布、硬化して一次被覆層を、次に同様にして二次被覆層を形成し、一次被覆層のコート径１９０μｍ、二次被覆層のコート径２５０μｍの光ファイバ素線９を製造した。
【００２４】
上記光ファイバ素線９の製造工程において、紡糸線速を８００ｍ／分とし、徐冷装置１４の温度を変化させることによって、光ファイバの変形時間を変化させて光ファイバ裸線３の紡糸を行った。
このようにして得られた光ファイバ素線９を、長さを１０ｋｍとして、１０本サンプル取りし、束取り状態もしくはフリーコイル状態で、波長１．５５μｍにおける伝送損失を測定した。結果を図３に示す。
また、この時の光ファイバ裸線３の紡糸ライン中における紡糸線速変動を記録した。結果を図４に示す。
【００２５】
図３、図４の結果から、上記光ファイバ素線９の製造工程において、紡糸線速を８００ｍ／分とした場合は、光ファイバの変形時間が２００〜４００秒では、波長１．５５μｍにおける伝送損失および線速変動量が小さいことが分かった。したがって、変形時間がこの範囲になるように、徐冷装置１４の温度を調整することが好ましいことが分かった。
以上のことから、この光ファイバの変形時間は、紡糸線速によって最適時間が異なるが、波長１．５５μｍにおける伝送損失と、紡糸線速変動量の許容範囲により、決定することができることが判明した。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバ素線の製造方法は、光ファイバ母材から溶融紡糸された光ファイバ裸線を冷却装置にて冷却し、ついでこの光ファイバ裸線上に樹脂を塗布し、硬化して順次一次被覆層、二次被覆層を形成する光ファイバ素線の製造方法において、光ファイバ紡糸炉と冷却装置との間で、光ファイバ裸線を徐冷し、光ファイバ母材のあるガラス部分が、紡糸炉内の最高温度位置に達してから外径１２５μｍの光ファイバ裸線になるまでの時間を９０〜５００秒とするものであるから、光ファイバ裸線のＮＢＯＨＣを含む欠陥が再結合しやすくなり、光ファイバ素線の波長１．５５μｍにおける伝送損失を低減することが可能となり、幅広い紡糸線速においても、光ファイバ素線の線速変動量を低減することができる。
【００２７】
また、本発明の光ファイバ素線の製造装置は、光ファイバ母材から溶融紡糸された光ファイバ裸線を冷却装置にて冷却する手段と、この光ファイバ裸線上に樹脂を塗布し、硬化して順次一次被覆層、二次被覆層を形成する手段と、光ファイバ紡糸炉と冷却装置の間に、光ファイバ裸線の徐冷装置が設けられているものであるから、波長１．５５μｍにおける伝送損失および線速変動量の小さい光ファイバ素線を得ることができる。
【００２８】
そして、本発明の光ファイバ素線は、本発明の光ファイバ素線の製造方法により製造されたものであるから、被覆層に偏肉がなく、側圧特性に優れているものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の光ファイバ素線の製造工程の一例を示した概略構成図である。
【図２】  光ファイバ裸線の線引き時における光ファイバの変形過程を示す概略図である。
【図３】  光ファイバの変形時間と波長１．５５μｍにおける伝送損失との関係を示すグラフである。
【図４】  光ファイバの変形時間と紡糸線速度変動量との関係を示すグラフである。
【図５】  従来の光ファイバ素線の製造工程の一例を示した概略構成図である。
【符号の説明】
１…光ファイバ母材、２…紡糸炉、３…光ファイバ裸線、４…冷却装置、５，７…樹脂塗布装置、６，８…硬化装置、９…光ファイバ素線、１０…ターンプーリー、１１…引き取り機、１２…ダンサー、１３…巻取り装置、１４…徐冷装置、Ａ…光ファイバ母材１の温度の最高点、Ｂ…光ファイバ母材１の外径１２５μｍ到達点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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