(57)【要約】被覆光ファイバ２００をガイドするローラとして、２つの回転軸Ｃ１、Ｃ２を有する捻れ付加ローラ２２０を用いる。捻れ付加ローラ２２０は、第１回転軸Ｃ１での回転によって、被覆光ファイバ２００をガイドするとともに、第２回転軸Ｃ２を中心として、点線Ｌ２で示した円形の軌跡に沿って回転することによって、光ファイバに捻れを付加する。ここで、被覆光ファイバ２００は、Ｖ溝２２１に沿って捻れ付加ローラ２２０に１周巻き付けられている。これによって、捻れ付加ローラ２２０のローラ表面に対する被覆光ファイバ２００の転動が抑制されるので、光ファイバに効率的に捻れが付加されて、光ファイバでの偏波分散が充分に低減される。
2002063354.tif 000002
【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する第１の工程と、前記光ファイバを所定の被覆材料によって被覆する第２の工程と、前記被覆材料によって前記光ファイバが被覆された被覆光ファイバに所定の捻れを付加する第３の工程とを備え、
前記第３の工程において、捻れ付加ローラによって前記被覆光ファイバを位置決めしつつガイドするとともに、前記捻れ付加ローラの位置を側面方向に変化させることによって、前記被覆光ファイバに捻れを付加することを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項２】
前記捻れ付加ローラは、前記被覆光ファイバが少なくとも１周巻かれるように構成され、
前記第３の工程において、前記捻れ付加ローラを前記被覆光ファイバのガイド方向に略平行な方向を回転軸として回転させることによって、前記被覆光ファイバに捻れを付加することを特徴とする請求項１記載の光ファイバの製造方法。
【請求項３】
前記第３の工程において、前記捻れ付加ローラによってガイドされている前記被覆光ファイバに対して、前記捻れ付加ローラのローラ表面との接触部分の前後で、前記被覆光ファイバのガイド位置の変動が略最小となるように前記回転軸が設定されていることを特徴とする請求項２記載の光ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記第３の工程において、前記回転軸を中心とする前記捻れ付加ローラの回転について、時計回りに回転する回転回数と、反時計回りに回転する回転回数とが略一致していることを特徴とする請求項２記載の光ファイバの製造方法。
【請求項５】
前記捻れ付加ローラは、前記捻れ付加ローラのローラ表面に対して前記被覆光ファイバが転動することを抑止する転動抑止機構を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバの製造方法。
【請求項６】
前記転動抑止機構は、前記捻れ付加ローラのローラ表面に形成され、前記被覆光ファイバを挿着するＶ字型、Ｕ字型、または凹形状の狭溝であることを特徴とする請求項５記載の光ファイバの製造方法。
【請求項７】
光ファイバ母材から光ファイバを線引する線引手段と、前記光ファイバを所定の被覆材料によって被覆する被覆手段と、前記被覆材料によって前記光ファイバが被覆された被覆光ファイバに所定の捻れを付加する捻れ付加手段とを備え、
前記捻れ付加手段は、前記被覆光ファイバを位置決めしつつガイドする捻れ付加ローラを有するとともに、前記捻れ付加ローラの位置を側面方向に変化させることによって、前記被覆光ファイバに捻れを付加することを特徴とする光ファイバの製造装置。
【請求項８】
前記捻れ付加ローラは、前記被覆光ファイバが少なくとも１周巻かれるように構成され、
前記捻れ付加手段は、前記捻れ付加ローラを前記被覆光ファイバのガイド方向に略平行な方向を回転軸として回転させることによって、前記被覆光ファイバに捻れを付加することを特徴とする請求項７記載の光ファイバの製造装置。
【請求項９】
前記捻れ付加手段において、前記捻れ付加ローラによってガイドされている前記被覆光ファイバに対して、前記捻れ付加ローラのローラ表面との接触部分の前後で、前記被覆光ファイバのガイド位置の変動が略最小となるように前記回転軸が設定されていることを特徴とする請求項８記載の光ファイバの製造装置。
【請求項１０】
前記捻れ付加手段において、前記回転軸を中心とする前記捻れ付加ローラの回転について、時計回りに回転する回転回数と、反時計回りに回転する回転回数とが略一致していることを特徴とする請求項８記載の光ファイバの製造装置。
【請求項１１】
前記捻れ付加ローラは、前記捻れ付加ローラのローラ表面に対して前記被覆光ファイバが転動することを抑止する転動抑止機構を有することを特徴とする請求項７記載の光ファイバの製造装置。
【請求項１２】
前記転動抑止機構は、前記捻れ付加ローラのローラ表面に形成され、前記被覆光ファイバを挿着するＶ字型、Ｕ字型、または凹形状の狭溝であることを特徴とする請求項１１記載の光ファイバの製造装置。
【請求項１３】
前記被覆光ファイバに所望の捻れが付加されるように、前記捻れ付加ローラの位置の側面方向への変化を含む前記捻れ付加手段の動作を制御する捻れ付加制御手段を備えることを特徴とする請求項７記載の光ファイバの製造装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、光ファイバの製造方法及び製造装置に関するものである。
背景技術
光ファイバ母材の一端を加熱・軟化させ、それを線引することによって光ファイバとする光ファイバの製造方法では、光ファイバのコア部分及びその周囲のクラッド部分の線引後で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、わずかに楕円状または歪んだ円形状となることが多い。
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とはならず、これによって、光ファイバの偏波分散（ＰＭＤ：Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）が大きくなってしまうという問題がある。このような光ファイバを、大容量かつ長距離での光伝送が必要とされる海底ケーブルまたは幹線ケーブルなどに用いると、偏波分散の影響が大きく現れる。
このような偏波分散の問題に対して、線引時に光ファイバに捻れを加えて、光ファイバでの偏波間の結合を意図的に発生させる方法が提案されている。このような製造方法としては、米国特許第５７０４９６０号公報（文献１）、及び特開平８−２９５５２８号公報（文献２）に記載されたものがある。
発明の開示
上記した文献１及び文献２に記載された製造方法では、いずれも、光ファイバの線引時に、被覆された光ファイバをローラ表面で転動させることによりトルクを発生させ、このトルクによって光ファイバに捻れを付加している。この場合、線引条件または線引装置の状態によっては、ローラ表面で光ファイバが滑ってしまい、光ファイバに捻れを加えるためのトルクがローラ部分で充分に発生しないなどの問題がある。
文献２では、この問題に対して、光ファイバの被覆とローラ表面との摩擦係数が大きいことが好ましいと記載されている。しかしながら、ローラ表面の材料によっては、摩擦係数が増加すると同時に、光ファイバの転動に対する抵抗力も増加することとなり、結果として充分な捻れが光ファイバに付加されないことがあり得る。また、ローラ表面への押付け力を増加させるために、線引張力を増加させることが記載されている。しかしながら、偏波分散以外の伝送特性の問題や、線引装置での条件制限などから、線引張力で充分な調整を行うことは難しい。
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、光ファイバに対して線引時に効果的に捻れを付加して、光ファイバでの偏波分散を充分に低減することが可能な光ファイバの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
このような目的を達成するために、本発明による光ファイバの製造方法は、（１）光ファイバ母材から光ファイバを線引する第１の工程と、（２）光ファイバを所定の被覆材料によって被覆する第２の工程と、（３）被覆材料によって光ファイバが被覆された被覆光ファイバに所定の捻れを付加する第３の工程とを備え、（４）第３の工程において、捻れ付加ローラによって被覆光ファイバを位置決めしつつガイドするとともに、捻れ付加ローラの位置を側面方向に変化させることによって、被覆光ファイバに捻れを付加することを特徴とする。
また、本発明による光ファイバの製造装置は、（１）光ファイバ母材から光ファイバを線引する線引手段と、（２）光ファイバを所定の被覆材料によって被覆する被覆手段と、（３）被覆材料によって光ファイバが被覆された被覆光ファイバに所定の捻れを付加する捻れ付加手段とを備え、（４）捻れ付加手段は、被覆光ファイバを位置決めしつつガイドする捻れ付加ローラを有するとともに、捻れ付加ローラの位置を側面方向に変化させることによって、被覆光ファイバに捻れを付加することを特徴とする。
上記した光ファイバの製造方法及び製造装置においては、被覆光ファイバをガイドするローラとして、ローラの位置を側面方向に変化させる（例えば、被覆光ファイバのガイド方向に略平行な回転軸でローラを回転させる）ことが可能に構成された捻れ付加ローラを設けている。この捻れ付加ローラの位置を側面方向に変化させることにより、被覆光ファイバに捻り力が発生する。そして、この捻り力を光ファイバの加熱・軟化されたガラス部分に伝えることによって、光ファイバに対して必要な捻れを付加することができる。
また、上記したようにガイドローラとして機能するとともに光ファイバへの捻れの付加に用いられる捻れ付加ローラを、被覆光ファイバがローラに対して位置決めされた状態でガイドされる構成（例えば、被覆光ファイバが少なくとも１周巻き付けられる構成）としている。これにより、捻れ付加ローラのローラ表面に対する被覆光ファイバの転動（転がり）が抑制される。
この被覆光ファイバの転動の抑制により、線引条件などに依存せずに、光ファイバに充分なトルクを与えることが可能となる。これによって、光ファイバに対して線引時に効果的に捻れが付加されて、光ファイバでの他の伝送特性を好適に保持しつつ、その偏波分散を充分に低減することが可能な光ファイバの製造方法及び製造装置が実現される。
なお、捻れ付加ローラに被覆光ファイバを巻き付ける構成の場合、捻れ付加ローラへの被覆光ファイバの巻き付け回数については、捻れ付加ローラの構造やその回転軸の位置、あるいは線引装置の他の部分の構成等に応じて、１周ないし複数周で適宜設定することが好ましい。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面とともに本発明による光ファイバの製造方法及び製造装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
図１は、本発明による光ファイバの製造装置の一実施形態を模式的に示す構成図である。以下、本製造装置の構成について、本発明による光ファイバの製造方法とともに説明する。
図１に示した光ファイバの製造装置、及びそれを用いた光ファイバの製造方法では、まず、コア部及びクラッド部を有する光ファイバ母材１００を用意する。この光ファイバ母材１００は、気相軸付法（ＶＡＤ法）、外付法（ＯＶＤ法）、内付法（ＭＣＶＤ法）、またはロッドインチューブ法などを用いて作成される。
次に、線引炉１１０、及びヒータ１２０を含む線引部（線引手段）によって、光ファイバの線引を行う（第１の工程）。光ファイバ母材１００を線引炉１１０にセットした後、線引炉１１０内のヒータ１２０で光ファイバ母材１００の下端を加熱・軟化させ、線引して光ファイバ１３０とする。このときの線引条件は、例えば、線引速度Ｖｐを１００ｍ／分とするなど、製造装置の具体的な構造や光ファイバ母材の構成などに応じて適宜設定される。
続いて、線引された光ファイバ１３０の外径を、レーザ外径測定器１４０で測定する。この測定結果は線引制御部１５０に入力される。そして、線引制御部１５０は、測定結果に基づいて光ファイバ１３０の外径が所定の値、例えば１２５μｍ、となるように、ヒータ１２０の加熱温度や線引速度Ｖｐなどの線引条件を制御する。
続いて、樹脂コーティングダイス１６１、１６２、ＵＶランプ１８１、１８２を含む被覆部（被覆手段）によって、光ファイバ１３０に対して被覆を行う（第２の工程）。
まず、光ファイバ１３０を、第１の樹脂コーティングダイス１６１に貯えられた被覆材料である液状樹脂１７１中を経由させ、光ファイバ１３０表面に第１層目の樹脂を付着させる。そして、第１層目の樹脂が付着した光ファイバ１３０にＵＶランプ１８１からのＵＶ光を照射して、第１層目の樹脂を硬化させる。
同様にして、光ファイバ１３０を、第２の樹脂コーティングダイス１６２に貯えられた液状樹脂１７２中を経由させ、光ファイバ１３０の第１層目の樹脂表面に第２層目の樹脂を付着させる。そして、第２層目の樹脂が付着した光ファイバ１３０にＵＶランプ１８２からのＵＶ光を照射して、第２層目の樹脂を硬化させる。これにより、光ファイバ１３０表面が２層の樹脂からなる樹脂被膜１９０によって被覆（コーティング）された被覆光ファイバ２００が得られる。このときの光ファイバ２００の被覆外径は、例えば２５０μｍである。
続いて、捻れ付加ローラ２２０を含む捻れ付加部（捻れ付加手段）によって、被覆光ファイバ２００に所定の捻れを付加する（第３の工程）。捻れ付加ローラ２２０を経由して所定の捻れが付加された被覆光ファイバ２００は、捻れ付加ローラ２２０の後段に設置された固定ガイドローラ２３１、２３２、及び２３３によって順次ガイドされ、最終的に、ドラム２４０に巻き取られる。なお、捻れ付加ローラ２２０の前段にも、必要に応じてガイドローラ（例えば、図１に示す固定ガイドローラ２１０）などが設けられる。
ここで、本実施形態における捻れ付加ローラ２２０は、被覆光ファイバ２００を位置決めしつつガイドするように構成されている。そして、この捻れ付加ローラ２２０を含む捻れ付加部では、捻れ付加ローラ２２０の位置をローラの側面方向に変化させることによって、被覆光ファイバ２００に捻れを付加する。
また、この捻れ付加部に対して、捻れ付加制御部１５１が設けられている。この捻れ付加制御部１５１は、被覆光ファイバ２００に所望の捻れが付加されるように、捻れ付加ローラ２２０の位置の側面方向への変化を含む捻れ付加部の動作を制御する。
図１に示した光ファイバの製造装置、及びそれを用いた光ファイバの製造方法の効果について説明する。
上記した光ファイバの製造装置、及びそれによる光ファイバの製造方法においては、被覆光ファイバ２００をガイドするローラとして、ローラの位置を側面方向に変化させることが可能に構成された捻れ付加ローラ２２０を設けている。この捻れ付加ローラ２２０の位置を側面方向に変化させることにより、被覆光ファイバ２００に捻り力が発生する。そして、この捻り力を光ファイバの加熱・軟化されたガラス部分に伝えることによって、光ファイバに対して必要な捻れを付加することができる。
また、上記したようにガイドローラとして機能するとともに光ファイバへの捻れの付加に用いられる捻れ付加ローラ２２０を、被覆光ファイバ２００がローラに対して位置決めされた状態でガイドされる構成としている。これにより、捻れ付加ローラ２２０のローラ表面に対する被覆光ファイバ２００の転動（転がり）が抑制される。
この被覆光ファイバ２００の転動の抑制により、線引条件などに依存せずに、光ファイバに充分なトルクを与えることが可能となる。これによって、光ファイバに対して線引時に効果的に捻れが付加されて、光ファイバでの他の伝送特性を好適に保持しつつ、その偏波分散を充分に低減することが可能な光ファイバの製造方法及び製造装置が実現される。
また、図１に示した光ファイバの製造装置においては、捻れ付加ローラ２２０を含む捻れ付加部に対して、捻れ付加制御部１５１を設けている。これにより、光ファイバに対して付加しようとする捻れに対応した動作パターンによって捻れ付加ローラ２２０を含む捻れ付加部の動作を制御して、被覆光ファイバ２００への捻れの付加を好適に実行することができる。
本発明による光ファイバの製造方法及び製造装置について、さらに具体的に説明する。
図２Ａ〜図２Ｃは、図１に示した光ファイバの製造装置に適用される捻れ付加ローラ２２０の一実施形態の構成を示す図である。図２Ａは、捻れ付加ローラ２２０を線引部及び被覆部の方向（垂直上方）からみた上面図である。また、図２Ｂは、図２Ａの矢印Ａの方向からみた側面図、図２Ｃは、矢印Ｂの方向からみた側面図である。被覆光ファイバ２００は、図２Ｂ及び図２Ｃの側面図において、捻れ付加ローラ２２０を経由して上方から下方に向かってガイドされる。
なお、図２Ａ〜図２Ｃ、及び後述する図７Ａ〜図７Ｃの各図においては、捻れ付加ローラ２２０でガイドされている被覆光ファイバ２００のうち、捻れ付加ローラ２２０のローラ表面に接触している部分を接触部分２０２、接触部分２０２の前後（図１中における垂直上方及び下方）の部分をそれぞれ前段部分２０１、後段部分２０３としている。この区分は説明のための便宜的なものであり、光ファイバの製造工程においては、被覆光ファイバ２００の各部位が順次、前段部分２０１、接触部分２０２、後段部分２０３に位置するように、捻れ付加ローラ２２０によって被覆光ファイバ２００がガイドされる。
この捻れ付加ローラ２２０では、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、そのローラ表面に、Ｖ字型の狭溝（以下、Ｖ溝という）２２１が設けられている。Ｖ溝２２１は、捻れ付加ローラ２２０のローラ表面に対して、被覆光ファイバ２００が転動する（転がる）ことを抑止する転動抑止機構として機能する。
このＶ溝２２１は、捻れ付加ローラ２２０のローラ表面に、略１周にわたってＶ溝加工を施すことによって形成されている。図１に示した製造装置において線引部及び被覆部を通過した被覆光ファイバ２００は、ガイドローラとして機能する捻れ付加ローラ２２０でＶ溝２２１に挿着され、Ｖ溝２２１に沿って捻れ付加ローラ２２０に１周巻き付けられる。
捻れ付加ローラ２２０は、被覆光ファイバ２００をガイドするための第１回転軸Ｃ１、及び被覆光ファイバ２００に捻れを付加するための第２回転軸Ｃ２、の２つの回転軸を有している。捻れ付加ローラ２２０は、第１回転軸Ｃ１を中心として、通常のローラと同様に滑らかに回転することによって、ガイドローラとして被覆光ファイバ２００をガイドする。
さらに、この捻れ付加ローラ２２０は、第２回転軸Ｃ２を中心として、図２Ａの上面図に点線Ｌ２で示した円形の軌跡に沿って回転することが可能なように構成されている。ここで、第２回転軸Ｃ２は、被覆光ファイバ２００のガイド方向に略平行に設定されている。したがって、この回転軸Ｃ２による回転運動では、捻れ付加ローラ２２０は、被覆光ファイバ２００のガイド方向に略垂直な水平面上で、ローラの側面方向に回転する。
また、本実施形態における捻れ付加ローラ２２０では、捻れ付加ローラ２２０によってガイドされている被覆光ファイバ２００に対して、捻れ付加ローラ２２０のローラ表面との接触部分２０２の前後となる前段部分２０１及び後段部分２０３で、被覆光ファイバ２００のガイド位置の変動が略最小となるように、第２回転軸Ｃ２が設定されている。
具体的には、接触部分２０２の前段部分２０１側の端部（前端部）Ｐ１、及び接触部分２０２の後段部分２０３側の端部（後端部）Ｐ２に対して、端部Ｐ１、Ｐ２の近傍にある所定位置を通るように回転軸Ｃ２が設定されている。これによって、捻れ付加ローラ２２０が第２回転軸Ｃ２を中心として回転したときに、端部Ｐ１及びＰ２の位置の変動、したがって、接触部分２０２の前後での被覆光ファイバ２００のガイド位置の変動が極力小さくされる。
図２Ａ〜図２Ｃに示した捻れ付加ローラを有する光ファイバの製造装置、及びそれを用いた光ファイバの製造方法の効果について説明する。
本実施形態の光ファイバの製造方法及び製造装置においては、被覆光ファイバ２００をガイドしつつ捻れを付加する捻れ付加ローラ２２０として、第１回転軸Ｃ１で回転することによって被覆光ファイバ２００をガイドするとともに、被覆光ファイバ２００のガイド方向に略平行な第２回転軸Ｃ２を中心として回転可能な捻れ付加ローラ２２０を設けている。この捻れ付加ローラ２２０を、上記の回転軸Ｃ２でローラの側面方向に回転させることにより、被覆光ファイバ２００に捻り力が発生する。そして、この捻り力を光ファイバの加熱・軟化されたガラス部分に伝えることによって、光ファイバに対して必要な捻れを付加することができる。
また、上記したようにガイドローラとして機能するとともに光ファイバ２００への捻れの付加に用いられる捻れ付加ローラ２２０に対して、被覆光ファイバ２００を１周巻き付けることとしている。このとき、被覆光ファイバ２００と捻れ付加ローラ２２０のローラ表面とは、１周にわたって接触することとなる。これによって、被覆光ファイバ２００は捻れ付加ローラ２２０に対して位置決めされた状態でガイドされることとなり、捻れ付加ローラ２２０のローラ表面に対する被覆光ファイバ２００の転動（転がり）が抑制される。
この被覆光ファイバ２００の転動の抑制により、捻れ付加ローラ２２０が第２回転軸Ｃ２を中心として回転したときに、被覆光ファイバ２００が転がることなく、線引条件などに依存せずに光ファイバに充分なトルクが与えられ、したがって、光ファイバの加熱・軟化された部分に効率的に捻れが付加される。これによって、光ファイバに対して線引時に効果的に捻れが付加されることとなり、光ファイバでの他の伝送特性を好適に保持しつつ、その偏波分散を充分に低減することが可能となる。
また、本実施形態においては、捻れ付加ローラ２２０によってガイドされている被覆光ファイバ２００に対して、捻れ付加ローラ２２０のローラ表面との接触部分２０２の前後でのガイド位置の変動が極力小さくなるように、第２回転軸Ｃ２が設定されている。
このとき、捻れ付加ローラ２２０によってガイドされる被覆光ファイバ２００のガイド位置は、ガイド方向に略垂直なローラの側面方向での捻れ付加ローラ２２０の回転運動にかかわらず、その変動が充分に小さくされる。したがって、捻れ付加ローラ２２０の回転運動によって被覆光ファイバ２００に捻れを付加することによる線引条件及び被覆条件の劣化、不安定化が抑制される。
また、捻れ付加ローラ２２０のローラ表面に、転動抑止機構としてＶ溝２２１が形成されている。このように、捻れ付加ローラ２２０に転動抑止機構を設けておくことによって、捻れを付加するためのトルクを光ファイバに対して確実に与えることが可能となる。したがって、被覆光ファイバ２００を捻れ付加ローラ２２０に巻き付けることによる効果と合わせて、捻れ付加ローラ２２０の回転による光ファイバへの捻れの付加の効率がさらに向上される。
ここで、本実施形態では、上述のように被覆光ファイバ２００のガイド位置の変動が極力小さくなるように構成しているため、図１に示した捻れ付加ローラ２２０の前段の固定ガイドローラ２１０は、設置しなくても良い。また、前段の固定ガイドローラ２１０が設けられている場合でも、捻れ付加ローラ２２０での被覆光ファイバ２００の運動が小さいため、被覆光ファイバ２００とガイドローラ２１０のローラ表面との間で発生する摩擦は抑制される。したがって、ガイドローラ２１０を設けたことによる光ファイバへの捻れの付加の阻害効果は低く抑えられる。
また、第２回転軸Ｃ２を中心とする捻れ付加ローラ２２０の回転運動については、時計回りに回転する回転回数と、反時計回りに回転する回転回数とを略一致させておくと、線引が終了して最終的に巻き取られた光ファイバで捻れが解放されるので好ましい。
図２Ａ〜図２Ｃに示した捻れ付加ローラ２２０を回転駆動するための駆動手段の構成、及びその駆動方法について説明する。
図３は、図２Ａ〜図２Ｃに示した捻れ付加ローラについて、その駆動手段の一構成例を示す上面図である。この図３は、捻れ付加ローラ２２０を線引部及び被覆部の方向（垂直上方）からみた図２Ａに対応している。また、図３では、被覆光ファイバ２００及び捻れ付加ローラ２２０について、被覆光ファイバ２００が捻れ付加ローラ２２０に巻き付けられた構成の図示を省略するなど、その構成を簡略化して示している。
本構成例においては、捻れ付加ローラ２２０は、ローラ固定リング３００に取り付けられている。ローラ固定リング３００は、捻れ付加ローラ２２０に対して設定された第２回転軸Ｃ２（図２Ａ参照）を中心とし、第２回転軸Ｃ２によるローラの側面方向への回転運動の軌跡Ｌ２に沿った円形状に形成されている。捻れ付加ローラ２２０は、このローラ固定リング３００に対して、その周方向には動かないように固定されている。
また、捻れ付加ローラ２２０は、ローラ固定リング３００の中心を回転軸として、滑らかに自転することが可能となっている。例えば、図３に示した状態においては、捻れ付加ローラ２２０は、捻れ付加ローラ２２０がある位置でのローラ固定リング３００の中心に相当する軸を第１回転軸Ｃ１として滑らかに回転する。これにより、捻れ付加ローラ２２０は、ガイドローラとして被覆光ファイバ２００をガイドする。
ローラ固定リング３００の外周側には、ローラ固定リング３００を取り囲むように、３個の回転ギア３１０、３２０、及び３３０が設置されている。ローラ固定リング３００は、これらの回転ギア３１０、３２０、３３０によって把持されるとともに、回転ギア３１０、３２０、３３０が同期しながら回転することにより、第２回転軸Ｃ２を中心として回転する。
すなわち、回転ギア３１０、３２０、３３０が同期しながら反時計回りに回転することにより、ローラ固定リング３００は、第２回転軸Ｃ２に対して時計回りに回転する。また、回転ギア３１０、３２０、３３０が同期しながら時計回りに回転することにより、ローラ固定リング３００は、第２回転軸Ｃ２に対して反時計回りに回転する。
また、回転ギア３１０、３２０、３３０には、それぞれ所定の部位に切り込み部３１１、３２１、３３１が形成されている。これらの切り込み部３１１、３２１、３３１は、ローラ固定リング３００が回転して、ローラ固定リング３００に取り付けられた捻れ付加ローラ２２０が回転ギア３１０、３２０、３３０それぞれの近傍の位置にきたときに、捻れ付加ローラ２２０と、回転ギア３１０、３２０、３３０のそれぞれとが互いに干渉しないように設けられているものである。このような構成において、ローラ固定リング３００は、３個の回転ギア３１０、３２０、３３０のうち、少なくとも２個の回転ギアによって把持される。
ローラ固定リング３００と、回転ギア３１０、３２０、３３０とを備えた上記構成の駆動手段を用いることにより、捻れ付加ローラ２２０において、第１回転軸Ｃ１を中心とする被覆光ファイバ２００をガイドするための回転運動と、第２回転軸Ｃ２を中心とする被覆光ファイバ２００に捻れを付加するための回転運動とが可能となる。なお、捻れ付加ローラ２２０の大きさは、例えば、直径５０ｍｍ程度である。
図４は、図３に示した捻れ付加ローラの駆動手段について、回転ギアの駆動系の構成を示す側面図である。この図４は、図３の矢印Ｅの方向から回転ギア３１０及びその駆動系をみた側面図となっている。なお、回転ギア３２０、３３０の駆動系等の構成は、図示していないが、図４に示す回転ギア３１０の駆動系等の構成と同様である。また、図４では、回転ギア３１０が捻れ付加ローラ２２０との干渉を回避した状態にあるため（図３参照）、回転ギア３１０はローラ固定リング３００を把持していない。
回転ギア３１０は、モータシャフト３４１を介して、回転ギア３１０を回転駆動するためのモータ３４２に接続されている。これにより、モータ３４２が回転することによって回転ギア３１０が回転駆動され、したがって、ローラ固定リング３００と、ローラ固定リング３００に取り付けられた捻れ付加ローラ２２０とが、第２回転軸Ｃ２を中心として回転駆動される。
ここで、図１に示した構成においては、回転ギア３１０に対して設けられたモータ３４２の回転は、回転ギア３２０、３３０に対してそれぞれ設けられたモータの回転とともに、捻れ付加制御部１５１によって制御される。これにより、捻れ付加制御部１５１は、被覆光ファイバ２００に所望の捻れが付加されるように所定の回転パターンによって、捻れ付加ローラ２２０を第２回転軸Ｃ２を中心として回転駆動する。
また、モータ３４２は、モータ取り付け治具３４３に固定されている。モータ取り付け治具３４３内には、モータ駆動用の電源ケーブルや、モータ制御用の信号ケーブルなどが収容されている。これらの各ケーブルは、電源や、捻れ付加制御部１５１などの制御装置へと接続される。
図５は、図３に示した捻れ付加ローラの駆動手段について、回転ギアとローラ固定リングとの接続構成を示す側面図である。この図５は、図３の矢印Ｆの方向から回転ギア３２０等をみた側面図となっている。
ローラ固定リング３００は、回転ギア３２０において、リングガイド用のベアリング３２２によって保持されている。このような構成は、回転ギア３１０、３３０においても同様である。したがって、ローラ固定リング３００は、３個の回転ギア３１０、３２０、３３０のうち、少なくとも２個の回転ギアにおいて、ベアリングによって保持されることとなる。これにより、ローラ固定リング３００は安定した位置に保持される。
また、回転ギア３２０に設けられている側面ギア３２５と、ローラ固定リング３００に設けられている側面ギア３０５とがかみ合っている。したがって、モータによって回転ギア３１０、３２０、３３０が回転駆動されると、その回転がローラ固定リング３００へと伝わる。そして、ローラ固定リング３００に取り付けられている捻れ付加ローラ２２０が、第２回転軸Ｃ２を中心としてローラ固定リング３００の周方向に回転する。これにより、捻れ付加ローラ２２０によってガイドされている被覆光ファイバ２００に対して、所望の捻れが付加される。
図６Ａ〜図６Ｄは、捻れ付加ローラの回転パターンの例を示すグラフである。図６Ａ〜図６Ｄの各グラフにおいて、横軸は捻れが付加される光ファイバの長手方向の位置を、また、縦軸は第２回転軸Ｃ２を中心とした捻れ付加ローラの回転角度（時計回りを正とする）を示している。これらのグラフに示す回転パターンは、被覆光ファイバに対して付加しようとする捻れに応じて設定される。
横軸に示した光ファイバの長手方向は、線引中での経過時間に対応している。また、縦軸に示した捻れ付加ローラの回転角度は、被覆光ファイバに付加される捻れに対応している。なお、図１に示した構成においては、図６Ａ〜図６Ｄに示すような捻れ付加ローラの回転パターンは、捻れ付加制御部１５１が捻れ付加ローラ２２０を含む捻れ付加部の動作を制御することによって実行される。
図６Ａに示す回転パターンでは、一定の回転速度での時計回りの回転及び反時計回りの回転を、所定の回転角度までの範囲での周期的な同一パターンによって繰り返している。また、時計回りの回転と反時計回りの回転とを切り換える際には、一定時間にわたって回転を停止している。
図６Ｂに示す回転パターンでは、図６Ａと同様に、一定の回転速度での時計回りの回転及び反時計回りの回転を、所定の回転角度までの範囲での周期的な同一パターンによって繰り返している。また、時計回りの回転と反時計回りの回転とを切り換える際には、回転を停止する時間が設けられていない。
図６Ｃに示す回転パターンでは、時計回りの回転及び反時計回りの回転を、所定の回転角度までの範囲での周期的なパターンによって繰り返している。また、時計回りの回転と反時計回りの回転とを切り換える際には、一定時間にわたって回転を停止しており、回転パターンが台形パターンとなっている点では図６Ａと同様のパターンとなっている。ただし、回転速度や、回転を停止する時間の長さ等が、周期毎に異なっている。
図６Ｄに示す回転パターンでは、時計回りの回転及び反時計回りの回転を、周期的なパターンによって繰り返している。また、時計回りの回転と反時計回りの回転とを切り換える際には、一定時間にわたって回転を停止しており、回転パターンが台形パターンとなっている点では図６Ａと同様のパターンとなっている。ただし、回転速度や、回転する回転角度の範囲等が、周期毎に異なっている。
これらの図６Ａ〜図６Ｄのグラフに例示したように、被覆光ファイバに捻れを付加するための捻れ付加ローラの回転パターンとしては、様々な回転パターンを用いることが可能である。
なお、図６Ａ及び図６Ｂに示す回転パターンのように、時計回り及び反時計回りでの回転を同一パターンで交互に繰り返す回転パターンとしては、台形パターンや三角形パターン以外にも、回転速度が一定でない正弦波パターンなどを用いても良い。
また、図６Ｃに示す回転パターンのように、回転速度が周期毎に一定でない回転パターンとしては、台形パターン以外の回転パターンを用いても良い。例えば、正弦波パターンでは、回転角度が下記の関数
Ａｓｉｎ（αｚ＋βｓｉｎ（γｚ））
となるような回転パターンを用いることができる。
また、図６Ｄに示す回転パターンのように、回転角度範囲が周期毎に一定でない回転パターンとしても、様々な回転パターンを用いて良い。なお、このように回転角度範囲が変化する回転パターンにおいても、最終的な累積回転角度は、時計回りと反時計回りとで概ね一致していることが好ましい。
図７Ａ〜図７Ｃは、図１に示した光ファイバの製造装置に適用される捻れ付加ローラ２２０の他の実施形態の構成を示す図である。図７Ａは、捻れ付加ローラ２２０を線引部及び被覆部の方向（垂直上方）からみた上面図である。また、図７Ｂは、図７Ａの矢印Ａの方向からみた側面図、図７Ｃは、矢印Ｂの方向からみた側面図である。被覆光ファイバ２００は、図７Ｂ及び図７Ｃの側面図において、捻れ付加ローラ２２０を経由して上方から下方に向かってガイドされる。
この捻れ付加ローラ２２０では、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、そのローラ表面に、Ｖ溝２２２が設けられている。Ｖ溝２２２は、捻れ付加ローラ２２０のローラ表面に対して、被覆光ファイバ２００が転動することを抑止する転動抑止機構として機能する。
このＶ溝２２２は、捻れ付加ローラ２２０のローラ表面に、略２周にわたってＶ溝加工を施すことによって形成されている。図１に示した製造装置において線引部及び被覆部を通過した被覆光ファイバ２００は、ガイドローラとして機能する捻れ付加ローラ２２０でＶ溝２２２に挿着され、Ｖ溝２２２に沿って捻れ付加ローラ２２０に２周巻き付けられる。
捻れ付加ローラ２２０は、被覆光ファイバ２００をガイドするための第１回転軸Ｃ３、及び被覆光ファイバ２００に捻れを付加するための第２回転軸Ｃ４、の２つの回転軸を有している。捻れ付加ローラ２２０は、第１回転軸Ｃ３を中心として、通常のローラと同様に滑らかに回転することによって、ガイドローラとして被覆光ファイバ２００をガイドする。
さらに、この捻れ付加ローラ２２０は、第１回転軸Ｃ３上にある捻れ付加ローラ２２０の回転中心位置を通る第２回転軸Ｃ４を中心として、図７Ａの上面図に点線Ｌ４で示した方向に回転することが可能なように構成されている。ここで、第２回転軸Ｃ４は、被覆光ファイバ２００のガイド方向に略平行に設定されている。したがって、この回転軸Ｃ４による回転運動では、捻れ付加ローラ２２０は、被覆光ファイバ２００のガイド方向に略垂直な水平面上で、ローラの側面方向に回転する。
図７Ａ〜図７Ｃに示した捻れ付加ローラを有する光ファイバの製造装置、及びそれを用いた光ファイバの製造方法の効果について説明する。
本実施形態の光ファイバの製造方法及び製造装置においては、第１回転軸Ｃ３で回転することによって被覆光ファイバ２００をガイドするとともに、第２回転軸Ｃ４を中心として回転可能な捻れ付加ローラ２２０を設けている。この捻れ付加ローラ２２０を、上記の回転軸Ｃ４でローラの側面方向に回転させることにより、被覆光ファイバ２００に捻り力が発生する。そして、この捻り力を光ファイバの加熱・軟化されたガラス部分に伝えることによって、図２Ａ〜図２Ｃに示した実施形態の捻れ付加ローラを用いた場合と同様に、光ファイバに対して必要な捻れを付加することができる。
また、特に、本実施形態では、ガイドローラとして機能するとともに光ファイバ２００への捻れの付加に用いられる捻れ付加ローラ２２０に対して、被覆光ファイバ２００を２周巻き付けている。このとき、被覆光ファイバ２００と捻れ付加ローラ２２０のローラ表面とは、２周にわたって接触することとなる。これによって、捻れ付加ローラ２２０のローラ表面に対する被覆光ファイバ２００の転動の抑制効果が向上され、光ファイバに捻れを付加するためのトルクをより確実に与えることが可能となる。また、転動抑止機構であるＶ溝２２２によっても、光ファイバへの捻れの付加の効率がさらに向上される。
これによって、光ファイバに対して線引時に効果的に捻れが付加されることとなり、光ファイバでの他の伝送特性を好適に保持しつつ、その偏波分散を充分に低減することが可能となる。
また、本実施形態においては、第１回転軸Ｃ３と第２回転軸Ｃ４とが、いずれも捻れ付加ローラ２２０の回転中心位置を通るように、回転軸Ｃ３及びＣ４が設定されている。このとき、被覆光ファイバ２００のガイド方向に略垂直なローラの側面方向での捻れ付加ローラ２２０の回転運動について、その回転半径及び回転運動範囲が小さくなる。これによって、捻れ付加ローラ２２０の回転機構などの構成を簡単化することが可能となる。
また、回転半径が小さくなることにより、捻れ付加ローラ２２０の回転速度を上げることが可能となる。捻れ付加ローラ２２０の回転速度が上がれば、光ファイバの単位長さ当りに付加される捻れ量が増加するため、光ファイバ内での偏波間の結合がより頻繁に起こることとなり、結果として、偏波分散をさらに低減することが可能となる。
ここで、本実施形態では、被覆光ファイバ２００のガイド位置が捻れ付加ローラ２２０の近傍において、一定の範囲で変動する。すなわち、被覆光ファイバ２００の捻れ付加ローラ２２０のローラ表面との接触部分２０２に対し、その前後となる前段部分２０１及び後段部分２０３での被覆光ファイバ２００のガイド位置が、第２回転軸Ｃ４を中心として変動する。図７Ｃには、その例として、被覆光ファイバ２００のガイド位置が１８０°回転した場合の前段部分２０４及び後段部分２０５の位置を点線で示してある。
このような被覆光ファイバ２００のガイド位置の変動に対して、図１に示したように、捻れ付加ローラ２２０の前段に、被覆光ファイバ２００の位置の変動を抑止するための固定ガイドローラ２１０を設けておくことが好ましい。
この場合、捻れ付加ローラ２２０において回転運動する被覆光ファイバ２００の部分と、光ファイバの加熱・軟化されたガラス部分との間に、ガイロドーラ２１０が存在することとなる。このような構成においても、ガイドローラ２１０と捻れ付加ローラ２２０との間の距離、捻れ付加ローラ２２０の大きさ、ガイドローラ２１０の材質などを調整することにより、被覆光ファイバ２００とガイドローラ２１０のローラ表面との間で発生する摩擦を小さく抑えることが可能である。したがって、ガイドローラ２１０を設けたことによる光ファイバへの捻れの付加の阻害効果は低く抑えられる。
本発明による光ファイバの製造方法及び製造装置は、上述した実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記した各実施形態の捻れ付加ローラでは、いずれも転動抑止機構としてローラ表面にＶ字型の狭溝が設けられているが、転動抑止機構としてはＶ溝に限らず、例えば、Ｕ字型、または凹形状の狭溝を用いても良い。あるいは、ローラ表面上に転動を抑止する溝以外の加工を施しても良い。
また、捻れ付加ローラへの被覆光ファイバの巻き付け回数については、捻れ付加ローラの構造やその回転軸の位置、あるいは線引装置の他の部分の構成や線引条件等に応じて、１周ないし複数周で適宜設定して良い。
あるいは、被覆光ファイバをローラに対して位置決めしつつガイドするための捻れ付加ローラの構成として、捻れ付加ローラに被覆光ファイバを巻き付ける以外の構成を用いても良い。また、捻れ付加ローラとして、複数のローラを組み合わせて用いても良い。
また、捻れ付加ローラでの各回転軸の設定については、図２Ａ〜図２Ｃ、及び図７Ａ〜図７Ｃに示した例に限らず、他のガイドローラの配置等と合わせて、様々に設定を変更して良い。また、光ファイバに捻れを付加するための第２回転軸については、捻れ付加ローラが側面方向に回転されるように光ファイバのガイド方向に対して略平行であれば良く、例えば、ガイド方向に対して所定角度だけ傾けて回転軸を設定しても良い。あるいは、このような回転軸を中心としたローラの回転駆動以外にも、捻れ付加ローラの位置を側面方向に変化させることが可能な他のローラの駆動方法を用いても良い。
産業上の利用可能性
本発明による光ファイバの製造方法及び製造装置は、光ファイバに対して線引時に効果的に捻れを付加することが可能な製造方法及び製造装置として利用可能である。すなわち、被覆光ファイバをガイドするローラとして、その位置が側面方向に変化可能であって、被覆光ファイバをローラに対して位置決めしつつガイドする捻れ付加ローラを用いた光ファイバの製造方法及び製造装置によれば、光ファイバに対して線引時に効果的に捻れが付加されて、光ファイバでの他の伝送特性を好適に保持しつつ、その偏波分散を充分に低減することが可能となる。
このような光ファイバの製造方法及び製造装置は、１．３μｍ帯のシングルモードファイバ、分散シフトファイバ、分散補償ファイバの他、様々な種類の光ファイバの製造に適用することが可能である。特に、コアへのＧｅの添加量が多い光ファイバなど、偏波分散が大きくなる光ファイバ（例えば分散補償ファイバ）に好適である。
【図面の簡単な説明】
図１は、光ファイバの製造装置の一実施形態を模式的に示す構成図である。
図２Ａ〜図２Ｃは、図１に示した光ファイバの製造装置に適用される捻れ付加ローラの一実施形態の構成を示す図である。
図３は、図２Ａ〜図２Ｃに示した捻れ付加ローラについて、その駆動手段の一構成例を示す上面図である。
図４は、図３に示した捻れ付加ローラの駆動手段の側面図である。
図５は、図３に示した捻れ付加ローラの駆動手段の側面図である。
図６Ａ〜図６Ｄは、捻れ付加ローラの回転パターンの例を示すグラフである。
図７Ａ〜図７Ｃは、図１に示した光ファイバの製造装置に適用される捻れ付加ローラの他の実施形態の構成を示す図である。
【図１】
2002063354.tif 000003
【図２Ａ】
2002063354.tif 000004
【図２Ｂ】
2002063354.tif 000005
【図２Ｃ】
2002063354.tif 000006
【図３】
2002063354.tif 000007
【図４】
2002063354.tif 000008
【図５】
2002063354.tif 000009
【図６Ａ】
2002063354.tif 000010
【図６Ｂ】
2002063354.tif 000011
【図６Ｃ】
2002063354.tif 000012
【図６Ｄ】
2002063354.tif 000013
【図７Ａ】
2002063354.tif 000014
【図７Ｂ】
2002063354.tif 000015
【図７Ｃ】
2002063354.tif 000016
【国際調査報告】
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2002063354.tif 000018
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