(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ母材から光ファイバを線引きする際に、前記光ファイバを回転させてねじりを付与する光ファイバの製造方法であって、
前記光ファイバを、第１揺動ローラの円弧状凹面のローラ面に所定の圧力で接触させて、前記円弧状凹面の中心を揺動中心として前記第1揺動ローラを揺動させることにより前記光ファイバをねじること、を特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項２】
前記光ファイバを、前記第1揺動ローラのローラ面と、前記揺動中心を中心とする円弧状凸面のローラ面を有する第2揺動ローラのローラ面との間に所定の圧力で挟んで前記第1揺動ローラおよび／または前記第2揺動ローラを揺動させて、前記光ファイバをねじることを特徴とする請求項1に記載した光ファイバの製造方法。
【請求項３】
前記第1揺動ローラと前記第2揺動ローラとが、同期して相反する方向へ揺動することを特徴とする請求項2に記載した光ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記第1揺動ローラの揺動角度を変動させることを特徴とする請求項１から3のいずれか1項に記載した光ファイバの製造方法。
【請求項５】
前記第1揺動ローラの揺動速度を変動させることを特徴とする請求項１から４のいずれか1項に記載した光ファイバの製造方法。
【請求項６】
光ファイバ母材から光ファイバを線引きする際に、前記光ファイバを回転させてねじりを付与するねじり機構を有する光ファイバの製造装置であって、
前記ねじり機構には、前記光ファイバが接触する円弧状凹面のローラ面を有すると共に前記円弧状凹面の中心を揺動中心として揺動可能な第1揺動ローラを有することを特徴とする光ファイバの製造装置。
【請求項７】
前記ねじり機構は、前記第1揺動ローラの円弧状凹面のローラ面と一定の間隔を有し且つ前記揺動中心を中心とする円弧状凸面であるローラ面を有すると共に当該揺動中心を中心として揺動する第2揺動ローラを有することを特徴とする請求項６に記載した光ファイバの製造装置。
【請求項８】
前記第1揺動ローラおよび前記第2揺動ローラの少なくとも一方のローラ面が、ゴム製であることを特徴とする請求項７に記載した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】
この発明は、光ファイバ母材から光ファイバを線引きする際に、線引きされた光ファイバにねじりを付与する光ファイバの製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ファイバ母材の一端を加熱・軟化させて線引きすることにより光ファイバを製造することが行われているが、光ファイバのコア部およびその周囲のクラッド部の断面形状を完全に真円形の同心円状とすることは困難であり、わずかに楕円または歪んだ円形となるのが一般的である。このため、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、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て、偏波分散が大きくなってしまうという問題があった。
【０００３】
そこで、特開平８−２９５５２８号公報に示されている光ファイバの製造方法が提案されている。すなわち、図６に示すように、揺動ローラ１００の揺動運動により、そのローラ表面１０３で光ファイバ１０１を転動させて、時計回りのねじり（＋θ）と、反時計回りのねじり（−θ）とを交番的に付与すると共に、揺動ローラ１００の真横方向に設置された次段の固定ローラ１０２におけるＶ溝１０３に挿着することにより転動を防止して、光ファイバ１０１にねじりを加えるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６において前述した光ファイバの製造方法および製造装置では、光ファイバ１０１にねじりを加える装置が、揺動ローラ１００と固定ローラ１０２との組み合わせで構成されているので大掛かりであるという問題がある。また、揺動ローラ１００を傾けることにより光ファイバ１０１が斜め方向に移動しようとする力を利用して回転させるため、光ファイバ１０１の張力に依存して捩り量が変化してしまい、一定したねじりを加えることが困難である。さらに、光ファイバ１０１の被覆樹脂の種類により光ファイバ１０１と揺動ローラ１００との間の摩擦状況が大きく変化するので、ねじりを加える効率が一定しないという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、効率よくねじりを加えることにより偏波モード分散の小さい光ファイバを製造することのできる光ファイバの製造方法および製造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】
前述した目的を達成するために、本発明に係る光ファイバの製造方法は、請求項１に記載したように、光ファイバ母材から光ファイバを線引きする際に、前記光ファイバを回転させてねじりを付与する光ファイバの製造方法であって、前記光ファイバを、第１揺動ローラの円弧状凹面のローラ面に所定の圧力で接触させて、前記円弧状凹面の中心を揺動中心として前記第1揺動ローラを揺動させることにより前記光ファイバをねじること、特徴としている。
【０００７】
また、本発明に係る光ファイバの製造装置は、請求項６に記載したように、光ファイバ母材から光ファイバを線引きする際に、前記光ファイバを回転させてねじりを付与するねじり機構を有する光ファイバの製造装置であって、前記ねじり機構には、前記光ファイバが接触する円弧状凹面のローラ面を有すると共にこの円弧状凹面の中心を揺動中心として揺動可能な第1揺動ローラを有することを特徴としている。
【０００８】
このように構成された光ファイバの製造方法または製造装置においては、光ファイバのパスラインのぶれる量が少なくなるため、揺動ローラが光ファイバに与える圧力を安定させることができる。従って、揺動ローラと光ファイバとの間の摩擦力が一定に保持されて滑りにくいので、常に所定の回転力で光ファイバを効率よくねじることができることとなる。この光ファイバの製造方法・装置においては、従来のように光ファイバの張力に依存してローラ面との間の摩擦力が変化して、ねじりを付与する効率が変化するという問題を解消できる。
【０００９】
第1揺動ローラの傾き角度を得るために円弧状凹面のローラ面の曲率半径を大きく設定する必要があるため、ローラ面の曲率半径が１００ｍｍ以上のものが望ましい。また、光ファイバがローラ面上を滑らず転動するためには、ローラ面の表面粗さが５μｍ以上であることが望ましい。
【００１０】
また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、請求項２に記載したように、請求項1に記載した光ファイバの製造方法において、前記光ファイバを、前記第1揺動ローラのローラ面と、前記揺動中心を中心とする円弧状凸面のローラ面を有する第２揺動ローラのローラ面との間に所定の圧力で挟んで前記第１揺動ローラおよび／または前記第２揺動ローラを揺動させて、前記光ファイバをねじることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明に係る光ファイバの製造装置は、請求項７に記載したように、請求項６に記載した光ファイバの製造装置において、前記ねじり機構は、前記第1揺動ローラの円弧状凹面のローラ面と一定の間隔を有し且つ前記揺動中心を中心とする円弧状凸面であるローラ面を有すると共に当該揺動中心を中心として揺動する第2揺動ローラを有することを特徴としている。
【００１２】
このように構成された光ファイバの製造方法または製造装置においては、第1揺動ローラのローラ面と第2揺動ローラのローラ面は両ローラの回転中心を通る断面において揺動中心を中心とする同心円であり、両揺動ローラのローラ面間に所定の圧力で挟まれた光ファイバを回転させてねじるので、確実にねじることができる。
【００１３】
光ファイバを挟む圧力が強いと光ファイバに損傷を与えたり、線引きの条件が変化したりするため、所定の圧力としては、光ファイバを挟む力が１．０N以下で調整することが望ましい。
【００１４】
また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、請求項３に記載したように、請求項2に記載した光ファイバの製造方法において、前記第1揺動ローラと前記第2揺動ローラとが、同期して相反する方向へ揺動することを特徴としている。
【００１５】
このように構成された光ファイバの製造方法においては、第1揺動ローラが傾く際の角度に対して、第2揺動ローラが反対方向へ傾く角度をパラメータとして持たせることにより、光ファイバがローラ面上を滑ることを防止することができる。
【００１６】
また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、請求項４に記載したように、請求項１から3のいずれか1項に記載した光ファイバの製造方法において、前記第1揺動ローラの揺動角度を変動させることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、請求項５に記載したように、請求項１から４のいずれか1項に記載した光ファイバの製造方法において、前記第1揺動ローラの揺動速度を変動させることを特徴としている。
【００１８】
このように構成された光ファイバの製造方法においては、第１揺動ローラの揺動角度或いは揺動速度を変動させることで、光ファイバにランダムなねじりを与えることにより、偏波モード分散値を低減することができる。
【００１９】
また、本発明に係る光ファイバの製造装置は、請求項８に記載したように、請求項７に記載した光ファイバの製造装置において、前記第1揺動ローラおよび前記第2揺動ローラの少なくとも一方のローラ面が、ゴム製であることを特徴としている。
【００２０】
ここで、ローラ面がゴム製とは、ローラ全体をゴムにより作製してもよいし、ローラ面のみゴムによりコーティングするようにしてもよい。
【００２１】
このように構成された光ファイバの製造装置においては、光ファイバを挟んだ際に光ファイバに損傷を与えるのを防止することができる。また、ローラ面と光ファイバとの間の摩擦力を大きくして確実に光ファイバを回転させてねじることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光ファイバの製造方法および製造装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
本発明に係る光ファイバの製造方法および製造装置１０の全体を図３に示す。まず、ＶＡＤ法（気相軸付法）、ＯＶＤ法（外付け法）、ＭＣＶＤ法（内付け法）、あるいはロッドインチューブ法等で形成された光ファイバ母材１１を線引き炉にセットし、ヒータ１２によって加熱・軟化してガラスファイバ１３ａを線引きする。
【００２４】
次いで、外径測定機１４により線引きされたガラスファイバ１３ａの外径を測定する。この測定結果は、フィードバックされて所定の外径が得られるようにヒータ１２の温度や線引速度が制御される。
線引きされたガラスファイバ１３ａは、冷却装置１５により冷却された後、樹脂塗布装置１６により紫外線硬化型の液状樹脂が塗布され、紫外線を照射する樹脂硬化装置１７により樹脂を硬化させて樹脂被膜を形成する。
【００２５】
樹脂被膜が形成された光ファイバ１３ｂは、詳細を後述するファイバねじり機構１８により回転され、線引き炉内部の母材溶融部１１ａにねじりを付与する。回転された光ファイバ１３ｂは、ファイバねじり機構１８の下方に設けられているＶローラ１９にガイドされローラ２０、２１、２２を経て巻取り機２３により巻き取られる。
【００２６】
図１および図２を参照して、ファイバねじり機構１８について説明する。
図１および図２（A）に示すように、このファイバねじり機構１８では、光ファイバ１３ｂが所定の圧力で接触する円弧状凹面のローラ面２４Ａを有すると共にこの円弧状凹面の中心を揺動中心Ｐとして揺動可能な第1揺動ローラ２４を有している。つまり、第1揺動ローラ２４は鼓形状となっている。
【００２７】
第２揺動ローラは第1揺動ローラ２４の円弧状凹面のローラ面２４Ａと一定の間隔を有し且つ揺動中心Ｐを中心とする円弧状凸面のローラ面２５Ａを有する。第２揺動ローラ２５の揺動中心も揺動中心Ｐである。図２に示す断面において、第1揺動ローラ２４のローラ面２４Ａと、第2揺動ローラ２５のローラ面２５Ａとは、揺動中心Ｐを中心とした同心円状にあることになる。第2揺動ローラ２５は、球体を平行な平面でカットした形状となっている。
【００２８】
第1揺動ローラ２４の傾き角度を得るためには、円弧状凹面のローラ面２４Ａの曲率半径を大きく設定する必要があり、このためローラ面２４Ａの曲率半径を１００ｍｍ以上とするのが望ましい。また、ローラ面２４Ａ上を光ファイバ１３ｂが滑らずに転動するためには、ローラ面２４Ａの表面粗さを５μｍ以上にすることが望ましい。
また、光ファイバ１３ｂを挟む圧力が強いと光ファイバ１３ｂに損傷を与えたり、線引きの条件が変化したりするため、所定の圧力としては、光ファイバ１３ｂを挟む力を１．０N以下で調整することが望ましい。
【００２９】
さらに、両揺動ローラ２４、２５のローラ面２４Ａ、２５Ａの少なくとも一方はゴム製として、光ファイバ１３ｂを挟んだ際に光ファイバ１３ｂに損傷を与えるのを防止するようにする。ここで、ローラ面２４Ａ（２５Ａ）がゴム製とは、ローラ全体をゴムにより作製してもよいし、ローラ面２４Ａ（２５Ａ）のみゴムによりコーティングするようにしてもよい。
【００３０】
第１揺動ローラ２４と第２揺動ローラ２５とを相反する方向に揺動させるには、モータを用いることができ、例えば、第１揺動ローラ２４、第２揺動ローラ２５のそれぞれにモータを取り付けて相反する方向に同期して揺動させる。また、１個のモータを用いて、第１揺動ローラ２４と第２揺動ローラ２５とを歯車機構を介して互い反対方向に同期して揺動させてもよい。
【００３１】
次に、図２（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、ねじり機構１８における動作を説明する。
図２（Ａ）に示すように、光ファイバ１３ｂは、第1揺動ローラ２４のローラ面２４Ａと、第2揺動ローラ２５のローラ面２５Ａに所定の圧力によって挟まれており、第1揺動ローラ２４は、図２（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、揺動中心Ｐを中心として左右に揺動する。これに伴って、第2揺動ローラ２５は、揺動中心Ｐを中心として第1揺動ローラ２４と同期して相反する方向へ揺動する。
【００３２】
図２（Ｃ）に示すように、第１揺動ローラ２４をθ１だけ揺動させ、第２揺動ローラ２５をθ１とは相反する方向にθ２だけ揺動させる。第1揺動ローラ２４のローラ面２４Ａの曲率半径をＲ１、第2揺動ローラ２５のローラ面２５Ａの曲率半径をＲ２、回転される光ファイバ１３ｂの直径をｄ、第1揺動ローラ２４の傾き角度をθ１、第2揺動ローラ２５の傾き角度をθ２とすると、Ｒ１＝Ｒ２＋ｄ、θ１＝｛Ｒ２／（Ｒ２＋ｄ）｝×θ２  となる。
これにより、両揺動ローラ２４、２５に挟まれた光ファイバ１３ｂは回転するが、両揺動ローラ２４、２５のローラ面２４Ａ、２５Ａが同期して相反する方向へ移動するので、光ファイバ１３ｂはパスラインに留まることになる。
【００３３】
次に、具体例を示す。例えば、ｄ＝０．２４５ｍｍ、Ｒ１＝１００．２４５、Ｒ２＝１００ｍｍ、θ１＝９．９７６°、θ２＝１０°でねじり機構１８を設計した。光ファイバ１３ｂの送り速度を１００ｍ／min、両揺動ローラ２４、２５の往復周波数を１０rpmとし、光ファイバ１３ｂに加わる圧力を１．０Ｎ以下に設定し、第１、第２揺動ローラ２４、２５の表面粗さを５μｍ以上に設定して相反する方向へ揺動させて光ファイバ１３ｂを線引きすると、光ファイバ１３ｂの回転数は９０．７回／minとなり、単位長さあたりのねじり回数は、０．９０７回／ｍであった。表面粗さは、光ファイバの外径の大きさよりも小さくする。
【００３４】
本発明に係る光ファイバの製造方法および製造装置１０は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。
すなわち、前述した各実施形態では、第1揺動ローラ２４と第2揺動ローラ２５とを１組として設け、両揺動ローラ２４、２５を揺動させたが、いずれか一方のみを揺動させてもよい。第2揺動ローラ２５を設けずに第1揺動ローラ２４のみを設けることも可能である。この場合でも、第1揺動ローラ２４のローラ面２４Ａが円弧状凹面となっているので、光ファイバ１３ｂは滑りにくく、確実に転動させてねじることができる。第１揺動ローラ２４のみをもうける場合は、光ファイバに１３ｂに所定の圧力で接触させる結果、図４に示すように光ファイバのパスラインが直線でなくなる。
【００３５】
ねじり機構８はパスラインの方向が変わるところ（図３に示すＶローラ１９）に設けてもよい。この場合は、Ｖローラは不要となる。
図５（ａ）に示すように円弧状凹面２４Ａをもつ第１揺動ローラ２４と円弧状凸面２５Ａをもつ第２揺動ローラ２５との間に光ファイバ１３ｂを挟みこんで第１、第２揺動ローラ２４、２５の両方あるいは一方を揺動させることでパスラインのぶれる量Ｄを少なくでき、光ファイバ１３ｂに与える圧力が安定する。
【００３６】
従来は、図５（ｂ）に示すように、直線状の揺動面１０３をもつ揺動ローラ１００を用いて光ファイバ１０１を転動させていたため、揺動ローラ１００の揺動による光ファイバ１０１のぶれる量Ｄ'が大きく変化するために、揺動面１０３が光ファイバ１０１を押し付ける圧力が変化する。押し付ける圧力が小さくなると揺動面１０３と光ファイバ１０１との摩擦力が小さくなり、光ファイバ１０１が転動せずに滑ってしまうことがあった。図５（ａ）に示す構成においては、光ファイバ１３ｂと第１、第２揺動ローラの摩擦力が略一定に保つことができるために、光ファイバが第１、第２揺動揺動ローラ２４、２５上において、滑ることが抑えられる。
【００３７】
図５（ｃ）に示すように、円弧状凹面をもつ第１揺動ローラ２４のみを用いた場合においても、光ファイバ１３ｂのぶれる量Ｄ"が従来を比べ小さく抑えることができ、第１揺動ローラ２４と光ファイバ１３ｂとの摩擦力が安定でき、光ファイバ１３ｂを滑ることなく確実に転動させることができる。
【００３８】
また、前述した実施形態においては、揺動ローラ２４、２５の揺動角度を一定とした場合について説明したが、揺動角度を変動させることもできる。この場合には、光ファイバの単位長さあたりのねじり回数を変動させることができる。揺動角度をランダムに変動させると、光ファイバ１３ｂにランダムなねじりを与えることができ、偏波モード分散値を低減することができる。
【００３９】
また、第1揺動ローラ２４の光ファイバ１３ｂ搬送方向への回転速度を変動させることもできる。この場合には、光ファイバ１３ｂにランダムなねじりを与えることにより、偏波モード分散値を低減することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係る光ファイバの製造方法および製造装置によれば、ねじり機構の第1揺動ローラのローラ面が円弧状凹面なので光ファイバとの間の摩擦力が一定に保持されて滑りにくいので、簡易なねじり機構により常に所定の回転力で光ファイバを効率よくねじることができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る光ファイバの製造方法および製造装置の実施形態を示す要部斜視図である。
【図２】図２は、本発明に係る第１、第２揺動ローラの位置と光ファイバとの関係を示す断面図であり、（Ａ）は第１、第２揺動ローラが直線上に配列された状態を、（Ｂ）は第１揺動ローラが右方向に揺動された状態を、（Ｃ）は第１揺動ローラが左方向に揺動された状態を示している。各断面は、各揺動ローラのそれぞれの回転中心を通る。
【図３】本発明に係る第１、第２揺動ローラを用いた光ファイバの製造装置の要部構成図である。
【図４】本発明に係る第１揺動ローラを用いた光ファイバの製造装置の要部構成図である。
【図５】揺動ローラによる光ファイバのぶれる量を示す断面図であり、（ａ）は本発明にかかる第１、第２揺動ローラを用いた場合を、（ｂ）は従来の揺動ローラを用いた場合を、（ｃ）は本発明に係る第１揺動ローラを用いた場合を示している。
【図６】従来の光ファイバの製造方法および製造装置におけるねじり機構を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  光ファイバの製造装置
１１  光ファイバ母材
１３ａ  ガラスファイバ
１３ｂ  光ファイバ
１８  ねじり機構
２４  第1揺動ローラ
２４Ａ  ローラ面
２５  第2揺動ローラ
２５Ａ  ローラ面
Ｐ  揺動中心
【図１】
0003765283.tif 000002
【図２】
0003765283.tif 000003
【図３】
0003765283.tif 000004
【図４】
0003765283.tif 000005
【図５】
0003765283.tif 000006
【図６】
0003765283.tif 000007