光纖的制造方法
【專利摘要】本發明經過由以下工序構成的工序進行拉絲而制造光纖，即：光纖特性預測工序，在該工序中，在長度方向上至少在大于或等于2處測定拉絲前的光纖母材的截面徑向的折射率分布，根據測定出的折射率分布對長度方向的大于或等于2個的光纖特性進行計算而進行預測；樣品光纖特性測定工序，在該工序中，在拉絲開始端、或者拉絲開始端以及拉絲中途采集樣品光纖，并對采集到的樣品光纖的大于或等于2個的光纖特性進行測定；光纖特性校正工序，在該工序中，根據在樣品光纖特性測定工序中測定出的樣品光纖的光纖特性，對在光纖特性預測工序中計算出的大于或等于2個的光纖特性的長度方向變動進行校正；以及拉絲張力調整工序，在該工序中，以樣品光纖采集位置及其之后的大于或等于2個的光纖特性在長度方向上均進入優良范圍的方式決定拉絲張力，并對拉絲張力進行調整。
【專利說明】光纖的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一邊對光纖母材加熱熔融一邊拉絲出光纖的光纖的制造方法。
【背景技術】
[0002] 在光通信等中所使用的光纖是通過在加熱爐中加熱熔融光纖母材并進行拉絲而 得到的，拉絲出的光纖優選在長度方向的全長上滿足期望的光纖特性，并且其特性均勻。因 此，利用預制棒測試儀（PreformAnalyzer)等測定光纖母材的折射率分布而對截止波長等 光纖的特性值進行計算?預測，確認這些特性是否變為期望值，并以進入期望值的范圍內這 樣的拉絲條件進行拉絲。
[0003] 例如，在專利文獻1中記載有如下技術，S卩，根據光纖母材的折射率分布預先預測 光纖特性（截止波長），與預測值相對應地控制光纖母材的拉絲時的拉絲張力，從而使拉絲 后的光纖的截止波長與作為目標的截止波長一致。
[0004] 但是，對于該方法，如果是折射率分布在長度方向上均勻的光纖母材的拉絲，則沒 有問題，但由于預測部位是一個點，因此，在對在長度方向上折射率分布變動的光纖母材進 行拉絲的情況下是不完整的方法，有時光纖特性值偏離期望的范圍。此外，在拉絲時沒有實 際對拉絲出的光纖樣品的光纖特性進行確認，因此，例如在實際的拉絲張力在批次之間有 變動的情況、根據光纖母材的折射率分布計算出的光纖特性值與實際的光纖中的特性值存 在誤差的情況下等，拉絲出的光纖的截止波長特性不合格的可能性較大。
[0005] 此外，在專利文獻2中記載有以下技術，即預先在長度方向上測定光纖母材的折 射率曲線而推定拉絲后的光纖的長度方向的截止波長的變動，在拉絲時與截止波長推定值 相對應以使截止波長與目標的截止波長一致的方式，使用控制計算機在長度方向依次控制 拉絲張力而進行拉絲。
[0006] 根據該方法，能夠實現在專利文獻1所記載的方法中無法實現的、對長度方向的 特性的變動進行控制的技術，但與專利文獻1同樣地，由于沒有實際對拉絲出的光纖樣品 的光纖特性進行確認，因此在實際的拉絲張力在批次之間變動的情況下等，某些特性不合 格的可能性較大。
[0007] 在專利文獻3中記載有以下技術，即在光纖母材的拉絲開始時對采集到的樣品 光纖的波長色散以及色散斜率進行測定，基于該測定出的波長色散以及色散斜率，求出用 于獲得作為目標的波長色散特性的目標拉絲張力以及目標纖芯直徑，以求出的目標拉絲張 力，且以成為目標纖芯直徑的方式，進行光纖母材剩余部分的拉絲。
[0008] 然而，該方法對折射率曲線在長度方向上均勻的光纖母材是有效的，但在長度方 向上光纖特性變動的光纖母材的情況下，與專利文獻1所記載的發明同樣地，光纖特性值 有可能產生偏離。
[0009] 專利文獻1 :日本特開平2-289441號公報 [0010]專利文獻2 :日本特開平8-217481號公報
[0011] 專利文獻3 :日本特開2001-220167號公報
【發明內容】
[0012] 光纖的價格逐年降低，作為用于實現光纖成本降低的一個方法，在近些年尤其需 要提高產品成品率。為此，優選在拉絲出的光纖的全長中，使光纖特性處于規格的范圍內， 使用對拉絲出的光纖的長度方向的特性變動進行預測，并以在全長上進入規格范圍內的方 式進行控制的方法。尤其在制造各特性的規格范圍較窄的高功能光纖等的情況下，需要更 正確地對變動進行預測并控制。
[0013] 然而，如上所述，在專利文獻1?3所記載的發明的內容中，在長度方向上光纖的 特性變動的情況、光纖母材中的預測值與拉絲后的實際的光纖特性存在偏差的情況下等， 有可能偏離規格范圍。此外，光纖的特性中具有多個特性，盡管要求所有特性進入規格的范 圍內，但迄今為止沒有想到使這些多個特性在長度方向上順利進入規格范圍內的方法，由 于這些原因，無法使產品成品率提高。
[0014] 本發明就是鑒于上述實際情況而提出的，其目的在于使通過拉絲得到的光纖的產 品成品率提高，實現光纖成本降低。
[0015] 本發明涉及的光纖的制造方法，其通過利用加熱爐對光纖母材進行加熱熔融并進 行拉絲，而制造光纖，該光纖的制造方法的特征在于，經過以下工序進行拉絲，即：光纖特性 預測工序，在該工序中，在長度方向上至少在大于或等于2處測定拉絲前的光纖母材的截 面徑向的折射率分布，根據測定出的折射率分布對長度方向的大于或等于2個的光纖特性 進行計算而進行預測；樣品光纖特性測定工序，在該工序中，在拉絲開始端、或者拉絲開始 端以及拉絲中途采集樣品光纖，并對采集到的所述樣品光纖的所述大于或等于2個的光纖 特性進行測定；光纖特性校正工序，在該工序中，根據在所述樣品光纖特性測定工序中測定 出的所述樣品光纖的光纖特性，對在所述光纖特性預測工序中計算出的所述大于或等于2 個的光纖特性的長度方向變動進行校正；以及拉絲張力調整工序，在該工序中，以所述樣品 光纖采集位置及其之后的所述大于或等于2個的光纖特性在長度方向上均進入優良范圍 的方式決定拉絲張力，并對所述拉絲張力進行調整。
[0016] 在所述拉絲張力調整工序中，優選在光纖母材的長度方向上多次調整拉絲張力。
[0017] 此外，在判明為，即使根據通過所述光纖特性校正工序得到的所述大于或等于2 個的光纖特性，在拉絲張力調整工序中對拉絲張力進行調整，還是存在所述大于或等于2 個的光纖特性中的任一個并非優良的部位的情況下，優選在所述非優良部位處停止拉絲。
[0018] 發明的效果
[0019] 根據本發明，由于正確地對拉絲的光纖的長度方向的光纖特性的變動趨勢進行預 測，對實際的光纖特性進行測定，以大于或等于2個的光纖特性在長度方向上均進入優良 范圍的方式決定拉絲張力，并一邊進行調整一邊進行拉絲，因此，能夠使制造的光纖的產品 成品率提高，能夠實現光纖的成本降低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1是示出本發明涉及的光纖的制造裝置的概略結構的圖。
[0021] 圖2是表示拉絲張力和截止波長的關系的曲線圖。
[0022] 圖3是表示截止波長和波長色散的關系、截止波長和模場直徑的關系的圖形。
[0023] 圖4是示出實施例1涉及的對光纖母材的截止波長推定值、樣品光纖的截止波長 測定值、以及拉絲張力進行調整而進行拉絲的實際的光纖的截止波長測定值的曲線圖。
[0024] 圖5是示出實施例2涉及的對光纖母材的截止波長推定值、樣品光纖的截止波長 測定值、以及拉絲張力進行調整而進行拉絲的實際的光纖的截止波長測定值的曲線圖。
【具體實施方式】
[0025] 根據圖1，對本發明的光纖制造方法中使用的制造裝置（拉絲裝置）的概要進行說 明。在圖1中，100表示拉絲裝置（光纖的制造裝置），1表示光纖母材，2表示光纖，11表示 加熱爐，12表示爐心管，13、15表示外徑測定器，14表示樹脂涂覆部，16表示絞盤，17?19 表示輥，20表示線軸，標號21表示控制部。
[0026] 光纖母材1固定在預給料裝置（未圖示）上，并插入加熱爐11內的爐心管12的 內部,通過加熱爐11被加熱?熔融。向該爐心管12的內部供給N2、Ar、He等惰性氣體。從 熔融的光纖母材1的下部拉絲出的光纖2從爐心管12的下方向外部放出。并且，光纖2 利用外徑測定器13測定玻璃直徑，通過樹脂涂覆部14利用樹脂覆蓋表面，之后進行固化。 覆蓋?固化有樹脂的光纖2利用外徑測定器15測定覆蓋直徑，并依次經過絞盤16以及輥 17?19,而利用線軸20進行卷繞。
[0027] 利用外徑測定器13測定出的光纖2的玻璃直徑，以及利用外徑測定器15測定出 的光纖2的覆蓋直徑輸入至控制部21。通過該控制部21，而控制通過加熱爐11的光纖母 材1的加熱溫度（拉絲溫度）、絞盤16的旋轉速度，此外，控制光纖母材1的供給速度。
[0028] 根據加熱爐11的溫度（拉絲溫度），拉絲張力（玻璃部張力）發生變化。即，溫度 越高拉絲張力越小，溫度越低拉絲張力越大。拉絲張力例如可以利用在樹脂涂覆部14的前 側安裝的張力計（未圖示）在線進行監測，但如果使用接觸式的張力測定器，則在玻璃上形 成劃痕而光纖2的強度會劣化，因此通過在絞盤16的前側，在進行拉絲過程中，對覆蓋后的 張力進行測定，從而間接地測定拉絲張力（玻璃部張力）。
[0029] 下面，對本發明的光纖制造方法進行說明。
[0030] 在本發明中，首先利用預制棒測試儀測定拉絲前的光纖母材的長度方向的折射率 曲線，根據該折射率曲線對拉絲后的長度方向的光纖的光學特性進行推定（光纖特性預測 工序）。作為光學特性，可列舉出截止波長、波長色散、模場直徑等。通過該光纖特性預測工 序，也能夠預測長度方向的光纖特性的變動趨勢。
[0031] 接著，將光纖母材1設置在圖1的拉絲裝置100中，并在對拉絲張力進行粗調整之 后開始拉絲，在拉絲開始時或者在拉絲過程中采集樣品光纖，并對該樣品光纖測定大于或 等于2個的光纖特性（樣品光纖特性測定工序）。該樣品光纖的特性值與根據該樣品光纖 采集位置附近的折射率曲線求出的光纖特性的推定值之間存在偏差，根據該偏差，使各光 纖特性的長度方向的推定值平行移動與該偏差相對應的量，從而對在光纖特性預測工序中 得到的長度方向的光纖特性進行校正（光纖特性校正工序）。
[0032] 接著，根據在光纖特性校正工序中得到的大于或等于2個的光纖特性，以各光纖 特性在長度方向上均進入目標范圍內的方式決定拉絲張力，并在實際拉絲時調整為該拉絲 張力（拉絲張力調整工序）。此時，為了使各光纖特性在長度方向上均進入目標范圍內，在 不是全長都進入目標范圍的情況下，一邊考慮在光纖特性校正工序中得到的長度方向的各 特性的變動趨勢，一邊調整拉絲張力，以使得進入目標范圍內的長度變為最長。
[0033] 拉絲張力的控制是通過對加熱爐11的供給電力的調整而進行的。如上所述，如果 減少供給電力，則光纖母材的熔融點的熔融溫度降低而粘度上升，拉絲張力增大。反之，如 果增加供給電力則拉絲張力減小。
[0034] 拉絲張力和截止波長的關系是如圖2所示的關系，如果提高拉絲張力則截止波長 變大，如果降低拉絲張力則截止波長變小。即，能夠通過調整拉絲張力而對截止波長進行調 整。
[0035] 通過如上所述地對拉絲張力進行調整，以使得利用樣品光纖測定出的截止波長的 值與光纖母材的推定值盡可能一致，此外，在考慮長度方向的光纖特性的變動趨勢的情況 下，根據圖2所示的拉絲張力和截止波長的關系，計算適當的拉絲張力，并用上述的方法調 整拉絲張力，以使得在全長中特性值進入目標范圍內。
[0036] 對于除了截止波長之外的特性，如圖3 (A)的截止波長和波長色散、以及圖3 (B)的 截止波長和模場直徑的關系的例子所示，與截止波長具有相關性，因此通過調整為使截止 波長進入適當的范圍內，能夠使其它特性也滿足目標值。但是，這些關系存在波動，因此為 了確認截止波長和這些模場直徑、波長色散的關系，需要與這些特性相匹配地在樣品光纖 上進行測定。
[0037] 另外，關于光纖特性隨著拉絲張力而變化的機制，能夠以下述方式說明。
[0038] 由于光纖母材具有與徑向的組成（折射率分布）相對應的粘性分布，因此通過拉 絲，該分布作為殘留應力的分布而殘留在光纖中。如果改變拉絲張力，則光纖內的殘留應力 的分布發生變化，由于光彈性效應而光纖的折射率分布發生變化，因此光纖特性發生變化。 如上所述，通過調整拉絲張力而光纖特性發生變化，因此能夠得到期望的光纖特性。
[0039] 另一方面，如圖3所示，截止波長和模場直徑以及截止波長和波長色散的關系存 在波動。這依賴于光纖母材的折射率曲線、纖芯直徑的制造波動，但在特性規格較窄的一部 分的高功能光纖的制造中，這成為較大的問題。該波動的狀態能夠通過對除了截止波長之 外的其它特性進行測定而確認。
[0040] 另外，也能想到由于這些波動等，如果只是對拉絲張力進行調整，在長度方向的全 部、或者一部分處光纖的特性也會偏離優良范圍，但在該情況下，能夠通過在中途停止拉 絲，而不會產生不必要的不良件而制造出光纖。
[0041](實施例1)
[0042] 使用圖1所示的裝置進行光纖的拉絲。所準備的光纖母材是由摻雜有Ge的SiO2 纖芯部、以及SiO2包層部構成的色散位移光纖母材，目標截止波長為1380±40nm，目標波長 色散< 5. 8ps/nm/km。預先利用預制棒測試儀對該光纖母材的5個部位（Al?A5)的折射 率曲線進行測定，使用圖2的關系求出所有測定點處的截止波長推定值為1380±40nm的拉 絲張力，以求出的拉絲張力進行拉絲。
[0043]將光纖母材的根據預制棒測試儀測出的測定結果求出的長度方向的各位置處的 截止波長和波長色散的推定值表示在表1中，根據在拉絲開始端處采集到的樣品光纖的各 特性求出與采集位置處的推定值的偏差，將使表1的值變化與偏差相對應的量而求出的截 止波長和波長色散的推定值表示在表2中。在該情況下，可知在表2中A3?A4的截止波 長推定值超出了目標截止波長的范圍。因此，對與表1的母材的截止波長的偏差相當的拉 絲張力進行計算，將再次進行拉絲張力的調整的情況下的截止波長與波長色散的推定值表 示在表3中。如表3所示，由于在長度方向全長上得到滿足目標值的推定值，因此繼續之后 的拉絲。表4示出用拉絲后的光纖測定出的截止波長和波長色散的值，可知能夠得到在母 材的全長范圍內接近表3的推定值的優良光纖。
[0044] 在圖4中，示出光纖母材的截止波長推定值、樣品光纖的截止波長測定值、以及進 行張力調整而拉絲出的光纖的截止波長測定值。
[0045] [表 1]
[0046]
【權利要求】
1. 一種光纖的制造方法，其通過利用加熱爐對光纖母材進行加熱熔融并進行拉絲，而 制造光纖， 該光纖的制造方法的特征在于，經過以下工序進行拉絲，即： 光纖特性預測工序，在該工序中，在長度方向上至少在大于或等于2處測定拉絲前的 光纖母材的截面徑向的折射率分布，根據測定出的所述折射率分布對長度方向的大于或等 于2個的光纖特性進行計算而進行預測； 樣品光纖特性測定工序，在該工序中，在拉絲開始端、或者拉絲開始端以及拉絲中途采 集樣品光纖，并對采集到的所述樣品光纖的所述大于或等于2個的光纖特性進行測定； 光纖特性校正工序，在該工序中，根據在所述樣品光纖特性測定工序中測定出的所述 樣品光纖的光纖特性，對在所述光纖特性預測工序中計算出的所述大于或等于2個的光纖 特性的長度方向變動進行校正；以及 拉絲張力調整工序，在該工序中，以所述樣品光纖采集位置及其之后的所述大于或等 于2個的光纖特性在長度方向上均進入優良范圍的方式決定拉絲張力，并對所述拉絲張力 進行調整。
2. 根據權利要求1所述的光纖的制造方法，其特征在于， 在所述拉絲張力調整工序中，在所述光纖母材的長度方向上多次調整拉絲張力。
3. 根據權利要求1或2所述的光纖的制造方法，其特征在于， 在判明為，即使根據通過所述光纖特性校正工序得到的所述大于或等于2個的光纖特 性，在所述拉絲張力調整工序中對拉絲張力進行調整，還是存在所述大于或等于2個的光 纖特性中的任一個并非優良的部位的情況下，在所述非優良部位處停止拉絲。
【文檔編號】C03B37/027GK104284869SQ201380024478
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年5月8日 優先權日:2012年5月9日
【發明者】伊藤輝彥, 山本義典, 石原朋浩, 川崎希一郎, 田村拓史 申請人:住友電氣工業株式會社