JP2000335935A

JP2000335935A - 光ファイバの製造装置及び製造方法

Info

Publication number: JP2000335935A
Application number: JP14815399A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Oga; 裕一大賀; Tatsuhiko Saito; 達彦齋藤; Katsuya Nagayama; 勝也永山
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2000-12-05

Abstract

(57)【要約】【課題】レイリー散乱強度を低減し、伝送損失の低い
光ファイバを製造するに際して、表面に樹脂が被覆され
た光ファイバ素線の量産に適用することが可能な光ファ
イバの製造方法を提供すること。【解決手段】線引き装置１は線引き炉１１、徐冷炉２
１及び樹脂硬化部３１を有している。線引き炉１１の炉
心管１３には、Ｈｅガス供給部１４からのＨｅガス供給
通路１５が接続されており、Ｈｅガスが供給される。線
引き炉１１にて加熱線引きされた光ファイバ３を徐冷炉
２１に送り、光ファイバ３の所定箇所を、所定の冷却速
度にて徐冷する。徐冷炉２１の炉心管２３には、Ｎ₂ガ
ス供給部２４からのＮ₂ガス供給通路２５が接続されて
おり、Ｎ₂ガスが供給される。その後、光ファイバ３
に、プライマリコーティングダイス５１によりコーティ
ング樹脂液５２を塗布し、樹脂硬化部３１にてコーティ
ング樹脂が加熱硬化され、光ファイバ素線４となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レイリー散乱強度
の低減により、伝送損失が低くされた光ファイバの製造
装置及び製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】レイリー散乱強度の低減により、伝送損
失が低くされた光ファイバの製造方法として、例えば特
開平１０−２５１２７号公報に記載されたものが知られ
ている。この製造方法は、光ファイバ母材を加熱線引き
して中間光ファイバを作製し、この中間光ファイバを再
加熱することにより熱処理を施すものであり、再加熱に
よりガラスの構造緩和（原子再配列）により仮想温度
（ガラス内の原子の配列状態の乱雑さが対応する温度）
を下げて、レイリー散乱強度の低減を図っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加熱線
引きされた光ファイバを保護するため、線引き直後の光
ファイバの表面にＵＶ樹脂等を被覆しており、上述した
特開平１０−２５１２７号公報に記載された光ファイバ
の製造方法では、再加熱時の熱により光ファイバの表面
に被覆された樹脂が燃えてしまうため、光ファイバ素線
の量産に適したものではない。表面に樹脂を被覆しない
状態での光ファイバを再加熱することも考えられるが、
光ファイバ取り扱い時の傷付き等の問題から、量産の製
造方法として適用できるものではない。

【０００４】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、レイリー散乱強度の低減により、伝送損失が低くさ
れた光ファイバを製造するに際して、表面に樹脂が被覆
された光ファイバ素線の量産に適用することが可能な光
ファイバの製造装置及び製造方法を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、光ファイ
バ素線の量産に適用することが可能な光ファイバの製造
装置及び製造方法について鋭意研究を行った結果、レイ
リー散乱強度と線引き後の光ファイバの冷却速度との関
係について、以下のような事実を新たに見出した。

【０００６】高温のガラス内では熱エネルギーにより原
子は激しく振動しており、低温のガラスに比べて原子配
列は乱雑な状態となっている。高温のガラスをゆっくり
冷却した場合には、原子の再配列が許される温度範囲で
は、原子は各温度に対応した乱雑さに配列しながら冷却
されので、ガラス内の原子の乱雑さは構造緩和が進行す
る最低温度（１２００℃程度）に対応した状態となる。
しかし、高温のガラスを急激に冷却した場合には、原子
配列が各温度に対応した平衡状態に達する前に冷却固定
されるために、徐冷した場合に比べて原子配列は乱雑な
状態となる。レイリー散乱強度は同一の物質でも原子配
列が乱雑な方が大きくなり、通常、線引き後に５０００
〜３００００℃／秒の冷却速度で冷却される光ファイバ
では、バルクガラスに比べて原子配列が乱雑な状態にな
っており、これが原因でレイリー散乱強度が大きくなっ
ていると考えられる。また、１７００℃より高温では原
子の構造緩和は極めて短時間で進行するため、３０００
０℃／秒程度で急激に冷却した場合においても、各温度
の平衡状態を維持することができる。

【０００７】一方、構造緩和に要する時間は温度が低く
なるほど長くなるため、例えば１０００〜１２００℃程
度ではその温度に数十時間維持しておかないと構造緩和
が起こらない。線引き後の光ファイバは、通常０．数秒
で４００℃程度まで冷却されるため、線引き工程中の光
ファイバが冷却される短時間の間に構造緩和を起こさせ
るためには、１２００℃よりも高温の状態に維持する必
要がある。

【０００８】そこで、本発明者らは線引き後の光ファイ
バ温度及び冷却速度に着目して、純石英コアファイバの
温度が、上述した構造緩和が進行する最低温度（１２０
０℃程度）よりも高温且つ構造緩和が極めて短時間で進
行する１７００℃以下の１３００〜１７００℃になって
いる部分での冷却速度とレイリー散乱係数との関係を調
査した。その結果、純石英コアファイバの温度が１３０
０〜１７００℃となっている部分での冷却速度とレイリ
ー散乱係数との間には、図３に示されるような関係が存
在していることが確認された。なお、レイリー散乱強度
（Ｉ）は下記（１）式に示すように波長（λ）の４乗に
反比例する性質を有しており、この時の係数Ａをレイリ
ー散乱係数としている。Ｉ＝Ａ／λ⁴ …………… （１）

【０００９】これらの結果から、加熱線引きされ、樹脂
が被覆される前の光ファイバの冷却速度を遅くすること
により、光ファイバのレイリー散乱強度を低減して、伝
送損失を低くすることができるという点が判明した。

【００１０】かかる研究結果を踏まえ、請求項１に記載
の本発明による光ファイバの製造装置は、光ファイバ母
材を加熱線引きし、線引きされた光ファイバを樹脂によ
り被覆する光ファイバの製造装置であって、所定の熱伝
導率を有する第１ガスからなる雰囲気にて光ファイバ母
材を加熱線引きする線引き炉と、線引きされた光ファイ
バを樹脂により被覆する樹脂被覆部と、線引き炉と樹脂
被覆部との間に設けられ、第１ガスの所定熱伝導率より
も小さい熱伝導率を有する第２ガスからなる雰囲気にて
線引きされた光ファイバを加熱して徐冷する徐冷炉とを
備えることを特徴としている。

【００１１】上述の請求項１に記載の光ファイバの製造
装置によれば、線引き炉と樹脂被覆部との間に、第１ガ
スの所定熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する第２ガ
スからなる雰囲気にて線引きされた光ファイバを加熱し
て徐冷する徐冷炉とを備えているので、徐冷炉内におけ
る光ファイバの雰囲気ガスの熱伝導率が小さくなり、加
熱線引きされ、樹脂が被覆される前の光ファイバのうち
の所定区間での冷却速度が遅くなり、徐冷されることに
なる。このため、光ファイバの構造緩和が短時間の内に
進行し、原子配列の乱雑さが低減されることになり、加
熱線引きから樹脂被覆までの極めて短い間で、レイリー
散乱強度を低減して伝送損失が低くされた光ファイバの
製造が可能となる。また、線引き後の樹脂を被覆する前
の光ファイバの冷却速度を制御することによりレイリー
散乱強度の低減を図っているので、上述した先行技術の
ような再加熱のための熱処理が不要となり、表面に樹脂
が被覆された光ファイバ素線の量産に極めて容易に適用
することが可能となる。また、線引き炉内における光フ
ァイバの雰囲気ガスの熱伝導率は、徐冷炉内の雰囲気ガ
スとしての第２ガスより大きい熱伝導率を有しているの
で、光ファイバ母材が加熱軟化されて一定径に漸近され
るまで速やかに冷却され、光ファイバの外径の変動を抑
制することが可能となる。

【００１２】また、徐冷炉は、線引き炉との間に所定の
間隙を有して設けられていることが好ましい。このよう
に、徐冷炉と線引き炉との間に所定の間隙を設けること
により、第１ガスが徐冷炉側に流れ込む、あるいは、第
２ガスが線引き炉側に流れ込むといった事態の発生が抑
制され、線引き炉内の雰囲気ガスの熱伝導率及び徐冷炉
内の雰囲気ガスの熱伝導率が適切に維持される。このた
め、伝送損失が低くされ且つ外径の変動が抑制された光
ファイバの製造を安定して行うことが可能となる。

【００１３】また、第１ガスがＨｅガスであり、第２ガ
スが、Ｎ₂ガス、Ａｒガス、空気のうちいずれかである
ことが好ましい。このように、第１ガスをＨｅガスと
し、第２ガスを、Ｎ₂ガス、Ａｒガス、空気のうちいず
れかとすることにより、線引き炉内の雰囲気ガスの熱伝
導率及び徐冷炉内の雰囲気ガスの熱伝導率を適切な値に
設定できる。

【００１４】また、徐冷炉は、線引きされた光ファイバ
が通る炉心管を有し、炉心管は、線引きされた光ファイ
バの炉心管への入線温度が１４００〜１８００℃の範囲
となる位置に配設されることが好ましい。このように、
徐冷炉を炉心管への光ファイバの入線温度が１４００〜
１８００℃の範囲となる位置に配設することにより、光
ファイバの温度が１３００〜１７００℃となっている部
分のうちの所定区間での光ファイバの冷却速度が遅くな
り、光ファイバの構造緩和が促進され、レイリー散乱強
度を更に低減することが可能となる。

【００１５】また、請求項５に記載の本発明による光フ
ァイバの製造方法は、光ファイバ母材を加熱線引きし、
線引きされた光ファイバを樹脂により被覆する光ファイ
バの製造方法であって、所定の熱伝導率を有する第１ガ
スからなる雰囲気にて光ファイバ母材を加熱線引きし、
第１ガスの所定熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する
第２ガスからなる雰囲気にて線引きされた光ファイバを
加熱して徐冷し、徐冷された光ファイバを樹脂により被
覆することを特徴としている。

【００１６】上述の請求項５に記載の光ファイバの製造
方法によれば、第１ガスからなる雰囲気にて光ファイバ
母材を加熱線引きし、その後、第１ガスの所定熱伝導率
よりも小さい熱伝導率を有する第２ガスからなる雰囲気
にて線引きされた光ファイバを加熱して徐冷するので、
加熱線引きされ、樹脂が被覆される前の光ファイバのう
ちの所定区間での冷却速度が遅くなる。このため、光フ
ァイバの構造緩和が短時間の内に進行し、原子配列の乱
雑さが低減されることになり、加熱線引きから樹脂被覆
までの極めて短い間で、レイリー散乱強度を低減して伝
送損失が低くされた光ファイバの製造が可能となる。ま
た、線引き後の樹脂を被覆する前の光ファイバの冷却速
度を制御することによりレイリー散乱強度の低減を図っ
ているので、上述した先行技術のような再加熱のための
熱処理が不要となり、表面に樹脂が被覆された光ファイ
バ素線の量産に極めて容易に適用することが可能とな
る。また、光ファイバ母材を第２ガスより熱伝導率を有
する第１ガスからなる雰囲気ガスにて加熱線引きするの
で、光ファイバ母材が加熱軟化されて一定径に漸近され
るまで速やかに冷却され、光ファイバの外径の変動を抑
制することが可能となる。

【００１７】また、光ファイバ母材を加熱線引きするた
めの線引き炉との間に所定の間隙を有して設けられる徐
冷炉を用い、線引きされた光ファイバを徐冷炉にて徐冷
することが好ましい。このように、線引き炉との間に所
定の間隙を有して設けられる徐冷炉を用いることによ
り、第１ガスが徐冷炉側に流れ込む、あるいは、第２ガ
スが線引き炉側に流れ込むといった事態の発生が抑制さ
れ、線引き炉内の雰囲気ガスの熱伝導率及び徐冷炉内の
雰囲気ガスの熱伝導率が適切に維持される。このため、
伝送損失が低くされ且つ光ファイバ外径の変動が抑制さ
れた光ファイバの製造を安定して行うことが可能とな
る。

【００１８】また、第１ガスとして、Ｈｅガスを用い、
第２ガスとして、Ｎ₂ガス、Ａｒガス、空気のうちいず
れかを用いることが好ましい。このように、第１ガスと
してＨｅガスを、第２ガスとしてＮ₂ガス、Ａｒガス、
空気のうちいずれかを用いることにより、線引き炉内の
雰囲気ガスの熱伝導率及び徐冷炉内の雰囲気ガスの熱伝
導率を適切な値に設定できる。

【００１９】また、徐冷炉として、線引きされた光ファ
イバを通す炉心管を線引きされた光ファイバの炉心管へ
の入線温度が１４００〜１８００℃の範囲となる位置に
配設した徐冷炉を用い、線引きされた光ファイバを徐冷
炉にて徐冷することが好ましい。このように、炉心管へ
の光ファイバの入線温度が１４００〜１８００℃の範囲
となる位置に配設された徐冷炉を用いることにより、光
ファイバの温度が１３００〜１７００℃となっている部
分のうちの所定区間での光ファイバの冷却速度を遅くで
き、光ファイバの構造緩和を促進させ、レイリー散乱強
度を更に低減することが可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態を詳細に説明する。

【００２１】まず、図１を参照しながら、本発明による
光ファイバの製造装置及びこの製造方法に用いられる線
引き装置の実施形態を説明する。

【００２２】線引き装置１は石英系光ファイバの線引き
装置であって、線引き炉１１、徐冷炉２１及び樹脂硬化
部３１を有し、線引き炉１１、徐冷炉２１及び樹脂硬化
部３１は光ファイバ母材２を線引きする方向（図１にお
いて、上から下）に、線引き炉１１、徐冷炉２１、樹脂
硬化部３１の順で配設されている。母材供給装置（図示
せず）に保持された光ファイバ母材２を線引き炉１１に
供給し、線引き炉１１内のヒータ１２で光ファイバ母材
２の下端を加熱・軟化させ、光ファイバ３を線引きす
る。線引き炉１１の炉心管１３には、Ｈｅガス供給部１
４からのＨｅガス供給通路１５が接続されており、線引
き炉１１の炉心管１３内には第１ガスとしてのＨｅガス
が供給され、炉心管１３内がＨｅガス雰囲気となるよう
に構成されている。加熱線引きされた光ファイバ３は炉
心管１３内にて、１７００℃程度にまで急激に冷却され
る。その後、光ファイバ３は、炉心管１３の下部から線
引き炉１１外に出され、線引き炉１１と徐冷炉２１との
間にて空冷される。Ｈｅガスの熱伝導率λ（Ｔ＝３００
Ｋ）は１５０ｍＷ／（ｍ・Ｋ）であり、空気の熱伝導率
λ（Ｔ＝３００Ｋ）は２６ｍＷ／（ｍ・Ｋ）である。

【００２３】空冷された光ファイバ３を徐冷炉２１に送
り、光ファイバ３の所定区間を加熱し、所定の冷却速度
にて徐冷する。徐冷炉２１はその中を光ファイバ３が通
る炉心管２３を有し、この炉心管２３は、光ファイバ母
材２の線引き方向（図１において、上下方向）での全長
Ｌ２（ｍ）が、Ｌ２≧Ｖ／８ ………………… （２）ここで、Ｖ：線引き速度（ｍ／ｓ）を満足するように設定されている。また、徐冷炉２１
は、炉心管２３の位置が、炉心管２３に入る直前の光フ
ァイバの温度（入線温度）が１４００〜１８００℃の範
囲となる位置に設定されており、線引き炉１１に対し
て、Ｌ１≦０．２×Ｖ ………………… （３）ここで、Ｌ１：線引き炉１１のヒータ１２の下端から炉心管２３の上端までの距離（ｍ）Ｖ：線引き速度（ｍ／ｓ）を満足するように、設けられている。徐冷炉２１のヒー
タ２２の温度は、炉心管２３の内周面（光ファイバ母材
２あるいは光ファイバ３の表面と対向する面）の表面温
度が１２００〜１６００℃の範囲内の温度、特に、１３
００〜１５００℃の範囲内の温度に設定されている。

【００２４】上述した徐冷炉２１（炉心管２３）の位置
及び長さの設定により、徐冷炉２１において、加熱線引
きされた光ファイバ３において温度が１３００〜１７０
０℃となる部分のうち、光ファイバ３の温度差が５０℃
以上となる区間、例えば、光ファイバ３の温度が１４０
０〜１６００℃となる部分（温度差が２００℃となる区
間）が１０００℃／秒以下の冷却速度で徐冷されること
になる。なお、炉心管２３の内周面（光ファイバ母材２
あるいは光ファイバ３の表面と対向する面）の表面温度
を１３００〜１５００℃の範囲内の温度に設定すること
により、加熱線引きされた光ファイバ３において温度が
１４００〜１６００℃となる部分のうち、光ファイバ３
の温度差が５０℃以上となる区間が１０００℃／秒以下
の冷却速度で徐冷されることになる。

【００２５】徐冷炉２１の炉心管２３には、Ｎ₂ガス供
給部２４からのＮ₂ガス供給通路２５が接続されてお
り、徐冷炉２１の炉心管２３内には第２ガスとしてのＮ
₂ガスが供給され、炉心管２３内がＮ₂ガス雰囲気となる
ように構成されている。Ｎ₂ガスはＨｅガスより熱伝導
率が小さく、光ファイバの冷却速度を遅くする役割を果
たしている。Ｎ₂ガスの熱伝導率λ（Ｔ＝３００Ｋ）は
２６ｍＷ／（ｍ・Ｋ）である。Ｎ₂ガスを用いる代わり
に、空気あるいはＡｒといった分子量の比較的大きいガ
ス等を用いることが可能である。もちろんカーボンヒー
タを用いる場合には、不活性ガスを用いる必要がある。

【００２６】徐冷炉２１を出た光ファイバ３は、外径測
定手段としての外径測定器４１により外径がオンライン
測定され、その測定値がドラム４２を回転駆動する駆動
モータ４３にフィードバックされて外径が一定となるよ
うに制御される。外径測定器４１からの出力信号は、制
御手段としての制御ユニット４４に送られ、光ファイバ
３の外径が予め設定された所定値となるように、ドラム
４２（駆動モータ４３）の回転速度を演算により求め
る。制御ユニット４４からは、演算により求めたドラム
４２（駆動モータ４３）の回転速度を示す出力信号が駆
動モータ用ドライバ（図示せず）に出力され、この駆動
モータ用ドライバは制御ユニット４４からの出力信号に
基づいて、駆動モータ４３の回転速度を制御する。

【００２７】その後、光ファイバ３に、コーティングダ
イス５１によりＵＶ樹脂５２を塗布し、樹脂硬化部３１
のＵＶランプ３２によりＵＶ樹脂５２が硬化され、光フ
ァイバ素線４となる。そして、光ファイバ素線４は、ガ
イドローラ６１を経て、ドラム４２により巻き取られ
る。ドラム４２は、回転駆動軸４５に支持されており、
この回転駆動軸４５の端部は駆動モータ４３に接続され
ている。ここで、コーティングダイス５１及び樹脂硬化
部３１は、各請求項における樹脂被覆部を構成してい
る。樹脂被覆部としては、熱硬化樹脂を塗布し、加熱炉
により硬化させるように構成してもよい。

【００２８】次に、上述した線引き装置１（ただし、線
引き炉１１は長さ（Ｌ３）が０．０７ｍの下煙突部を有
している）を用いて行った実験の結果について説明す
る。これらの実験において共通の条件は、以下のとおり
である。光ファイバ母材２として、外径５０ｍｍのもの
を用い、この光ファイバ母材２から外径１２５μｍの光
ファイバ３を線引きした。線引き炉の温度は、炉心管内
周面の表面温度で２０００℃程度としている。なお、以
下の実験例（実施例１及び実施例２、及び、比較例１〜
比較例３）においては、光ファイバ３の温度を、光ファ
イバ３の表面温度としている。光ファイバ３の表面温度
と光ファイバ３内部との温度差は２０〜５０℃程度であ
る。線引き炉１１及び徐冷炉２１の温度は、各炉心管１
３，２３の内周面（光ファイバ母材２あるいは光ファイ
バ３の表面と対向する面）の表面温度としている。

【００２９】実施例１及び実施例２は、上述した実施形
態に係る石英系光ファイバの製造方法による実験例であ
り、比較例１〜比較例３は、上述した実施形態に係る光
ファイバの製造方法及び製造装置による実験例との対比
のために行った比較実験例である。

【００３０】（実施例１）Ｌ１＝０．４ｍ、Ｌ２＝１．
０ｍとなる炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐
冷炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き炉
と徐冷炉との間隔（Ｌ４）は０．０５ｍに設定されてい
る。線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラ
スからなり、クラッド部がフッ素添加ガラスからなる。
線引き速度は４ｍ／ｓ、線引き張力は２５ｇｆ、徐冷炉
（炉心管内周面の表面温度）の温度は１４００℃とし
た。徐冷炉に入る直前の光ファイバの温度（入線温度）
は、光ファイバの表面温度で１６００℃程度である。光
ファイバの温度分布（計算値）は図２中の（ａ）に示さ
れるように、徐冷炉２１内にて１６００℃前後に保持さ
れて徐冷されていることがわかる。ここで徐冷炉におい
て、線引きされた光ファイバのうち温度が１５５０〜１
６５０℃となる部分が、徐冷炉の全長である１．０ｍの
区間において６００〜８００℃／秒程度の徐冷速度にて
冷却されたことになる。なお、徐冷炉２１と所定間隔を
有して強制冷却部７１が設けられており、強制冷却部７
１では徐冷された光ファイバ３が強制冷却されるように
している。

【００３１】線引きされた光ファイバの伝送損失（波長
１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したとこ
ろ、０．１７０ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の
波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数
は、０．８４ｄＢμｍ⁴／ｋｍであった。線引きされた
光ファイバの外径は、１２５±０．１μｍであった。

【００３２】（実施例２）Ｌ１＝０．４ｍ、Ｌ２＝２．
０ｍとなる炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐
冷炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き炉
と徐冷炉との間隔（Ｌ４）は０．０５ｍに設定されてい
る。線引きする光ファイバ母材は、コア部がＧｅ添加石
英ガラスからなり、クラッド部が石英ガラスからなる。
コア部とクラッド部との比屈折率差Δｎは、０．３６％
である。線引き速度は８ｍ／ｓ、線引き張力は８０ｇ
ｆ、徐冷炉（炉心管内周面の表面温度）の温度は１４０
０℃とした。徐冷炉に入る直前の光ファイバの温度（入
線温度）は、光ファイバの表面温度で１６００℃程度で
ある。ここで徐冷炉において、線引きされた光ファイバ
のうち温度が１５００〜１６００℃となる部分が、徐冷
炉の全長である２．０ｍの区間において５００〜７００
℃／秒の徐冷速度にて冷却されたことになる。

【００３３】線引きされた光ファイバの伝送損失（波長
１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したとこ
ろ、０．１８２ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の
波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数
は、０．９２ｄＢμｍ⁴／ｋｍであった。線引きされた
光ファイバの外径は、１２５±０．１μｍであった。

【００３４】（比較例１）Ｌ１＝０．４ｍ、Ｌ２＝１．
０ｍとなる炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐
冷炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き炉
と徐冷炉との間隔（Ｌ４）は０．０５ｍに設定されてい
る。線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラ
スからなり、クラッド部がフッ素添加ガラスからなる。
線引き速度は４ｍ／ｓ、線引き張力は２５ｇｆとした。
徐冷炉での加熱を取り止め、また、徐冷炉（炉心管）内
にはＮ₂ガスの代わりにＨｅガスを供給した。光ファイ
バの温度分布（計算値）は図２中の（ｃ）に示されるよ
うに、線引き炉を出た光ファイバは約３００００℃／秒
の冷却速度にて冷却されていることがわかる。

【００３５】線引きされた光ファイバの伝送損失（波長
１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したとこ
ろ、０．１８ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波
長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数
は、０．９ｄＢμｍ⁴／ｋｍであった。

【００３６】（比較例２）Ｌ１＝０．４ｍ、Ｌ２＝１．
０ｍとなる炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐
冷炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き炉
と徐冷炉との間隔（Ｌ４）は０．０５ｍに設定されてい
る。線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラ
スからなり、クラッド部がフッ素添加ガラスからなる。
線引き速度は４ｍ／ｓ、線引き張力は２５ｇｆとした。
徐冷炉での加熱を取り止めた。徐冷炉（炉心管）内には
Ｎ₂ガスを供給した。光ファイバの温度分布（計算値）
は図２中の（ｃ）に示されるように、線引き炉を出た光
ファイバは約４０００〜５０００℃／秒の冷却速度にて
冷却されていることがわかる。

【００３７】線引きされた光ファイバの伝送損失（波長
１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したとこ
ろ、０．１７４ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の
波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数
は、０．８６ｄＢμｍ⁴／ｋｍであった。

【００３８】（比較例３）Ｌ１＝０．４ｍ、Ｌ２＝１．
０ｍとなる炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐
冷炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き炉
と徐冷炉との間隔（Ｌ４）は０．０５ｍに設定されてい
る。線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラ
スからなり、クラッド部がフッ素添加ガラスからなる。
線引き速度は４ｍ／ｓ、線引き張力は２５ｇｆ、徐冷炉
（炉心管内周面の表面温度）の温度は１４００℃とし
た。線引き炉（炉心管）内にはＨｅガスの代わりにＮ₂
ガスを供給した。

【００３９】線引きされた光ファイバの伝送損失（波長
１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したとこ
ろ、０．１７０ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の
波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数
は、０．８４ｄＢμｍ⁴／ｋｍであった。線引きされた
光ファイバの外径は、１２５±０．３μｍであった。

【００４０】以上のように、実施例１においては、レイ
リー散乱係数が０．８４ｄＢμｍ⁴／ｋｍ、波長１．５
５μｍの光に対する伝送損失が０．１７ｄＢ／ｋｍとな
り、比較例１及び比較例２のレイリー散乱係数が０．８
６〜０．９ｄＢμｍ⁴／ｋｍ、波長１．５５μｍの光に
対する伝送損失が０．１７４〜０．１８ｄＢ／ｋｍと比
べて、レイリー散乱係数を低減して、伝送損失を低減す
ることができた。一方、実施例２においては、レイリー
散乱係数が０．９２ｄＢμｍ⁴／ｋｍ、波長１．５５μ
ｍの光に対する伝送損失が０．１８２ｄＢ／ｋｍとな
り、Ｇｅ含有シングルモード光ファイバとしては十分伝
送損失を低減することができた。

【００４１】また、実施例１及び実施例２においては、
線引きされた光ファイバの外径が１２５±０．１μｍと
なり、比較例３の１２５±０．３μｍと比べて光ファイ
バの外径の変動を抑制して、安定した線引きを行うこと
ができた。

【００４２】このように、上述した実験結果からも明ら
かなように、本実施形態に係る光ファイバの製造装置及
び製造方法においては、線引き炉１１と樹脂硬化部３１
（コーティングダイス５１）との間に、光ファイバ３の
所定区間を加熱し、所定の冷却速度にて徐冷する徐冷炉
２１を設け、線引き炉１１の炉心管１３には、Ｈｅガス
供給部１４からのＨｅガス供給通路１５を接続して、炉
心管１３内にＨｅガスを供給し、徐冷炉２１の炉心管２
３には、Ｎ₂ガス供給部２４からのＮ₂ガス供給通路２５
を接続して、炉心管２３内にＮ₂ガスを供給しているの
で、炉心管１３内がＨｅガス雰囲気となる一方、炉心管
２３内がＮ₂ガス雰囲気となる。従って、徐冷炉２１内
における光ファイバ３の雰囲気ガスの熱伝導率が小さく
なり（Ｎ ₂ガスの熱伝導率λ（Ｔ＝３００Ｋ）は２６ｍ
Ｗ／（ｍ・Ｋ））、加熱線引きされ、ＵＶ樹脂５２が被
覆される前の光ファイバのうちの所定区間での冷却速度
が遅くなり、構造緩和が短時間の内に進行し、原子配列
の乱雑さが低減されるので、加熱線引きからＵＶ樹脂５
２の被覆までの極めて短い間で、レイリー散乱強度を低
減して伝送損失が低くされた光ファイバ３を製造するこ
とが可能となる。また、線引き後のＵＶ樹脂５２を被覆
する前の光ファイバ３の冷却速度を制御することにより
レイリー散乱強度の低減を図っているので、上述した先
行技術のような再加熱のための熱処理が不要となり、表
面にＵＶ樹脂５２が硬化、被覆された光ファイバ素線４
の量産に極めて容易に適用することが可能となる。ま
た、線引き炉１１内における光ファイバ母材２及び光フ
ァイバ３の雰囲気ガスの熱伝導率は、徐冷炉内の雰囲気
ガスより大きい熱伝導率を有しているので（Ｈｅガスの
熱伝導率λ（Ｔ＝３００Ｋ）は１５０ｍＷ／（ｍ・
Ｋ））、光ファイバ母材２が加熱軟化されて一定径に漸
近されるまで速やかに冷却され、光ファイバ３の外径の
変動を抑制することが可能となる。

【００４３】また、徐冷炉２１は、線引き炉１１との間
に所定の間隙を有して設けられており、光ファイバ３
は、炉心管１３の下部から線引き炉１１外に出され、線
引き炉１１と徐冷炉２１との間にて空冷された後に徐冷
炉２１に入るので、Ｈｅガスが徐冷炉２１（炉心管２３
内）に流れ込む、あるいは、Ｎ₂ガスが線引き炉１１
（炉心管１３内）に流れ込むといった事態の発生が抑制
され、線引き炉１１内のＨｅガスの熱伝導率及び徐冷炉
２１内のＮ₂ガスの熱伝導率が適切に維持される。この
ため、伝送損失が低くされ且つ外径の変動が抑制された
光ファイバ３の製造を安定して行うことが可能となる。

【００４４】また、徐冷炉２１の炉心管２３の位置を、
炉心管２３に入る直前の光ファイバ温度（入線温度）が
１４００〜１８００℃の範囲となる位置とすることによ
り、線引き炉１１にて加熱線引きされた後、ＵＶ樹脂５
２を被覆する前の光ファイバ３において温度が１３００
〜１７００℃となる部分の所定区間を、確実に加熱し、
この部分における冷却速度を適切に遅くすることができ
る。光ファイバ３のうち、その温度が１３００〜１７０
０℃となる部分の所定区間における冷却速度が遅くなる
ことにより、光ファイバ３の構造緩和が促進され、レイ
リー散乱強度を更に低減することが可能となる。

【００４５】また、徐冷炉２１の炉心管２３の位置を、
上述した（３）式を満足する位置とすることにより、線
引き炉１１にて加熱線引きされた後、ＵＶ樹脂５２を被
覆する前の光ファイバ３において温度が１３００〜１７
００℃となる部分の所定区間を、確実に加熱し、この部
分における冷却速度を適切に遅くすることができる。

【００４６】また、徐冷炉２１の炉心管２３の全長を、
上述した（２）式を満足する長さとすることにより、線
引き炉１１にて加熱線引きされた後、ＵＶ樹脂５２を被
覆する前の光ファイバ３において温度が１３００〜１７
００℃となる部分の所定区間を、確実に加熱し、この部
分における冷却速度を適切に遅くすることができる。

【００４７】また、線引き速度が速い場合には、線引き
炉１１の炉心管１３内をＨｅガス雰囲気とし、線引き炉
１１と徐冷炉２１との間で空冷として、光ファイバ３の
徐冷炉２１に入る前の部分（光ファイバ３の温度が１７
００℃以上の部分）を４０００℃／秒以上の冷却速度に
て冷却しているので、光ファイバ３の冷却のために必要
となる設備高さを低減することが可能となる。なお、１
７００℃より高温では原子の構造緩和は極めて短時間で
進行するため、４０００℃／秒以上の冷却速度で冷却し
た場合においても、各温度の平衡状態を維持することが
でき、レイリー散乱強度に影響を及ぼすことはない。

【００４８】また、徐冷炉２１から出た光ファイバ３の
外径を測定するための外径測定器４１と、外径測定器４
１からの出力信号に応じて光ファイバ３の外径が所定値
となるようにドラム４２（駆動モータ４３）の回転速度
を制御する制御ユニット４４とを備えているので、徐冷
炉２１から出て、外径長さが安定した状態にある光ファ
イバ３の外径を測定して、この安定した外径に基づいて
ドラム４２（駆動モータ４３）の回転速度を制御され、
光ファイバ３の線引き速度を適切に制御することが可能
となる。

【００４９】本実施形態の変形例として、徐冷炉２１の
ヒータ２２を複数のヒータにて構成し、この複数のヒー
タを光ファイバ母材２を線引きする方向（図１におい
て、上から下）に配設し、徐冷炉２１の炉心管２３内に
おいて、線引き炉１１側を高温に、樹脂硬化部３１（コ
ーティングダイス５１）側を低温とする温度勾配を与え
るように構成してもよい。線引き炉１１にて加熱線引き
された光ファイバ３の温度は、線引き炉１１側から樹脂
硬化部３１（コーティングダイス５１）側に向かって低
下する温度分布を有する。従って、複数のヒータを設
け、徐冷炉２１に、線引き炉１１側を高温に、樹脂硬化
部３１（コーティングダイス５１）側を低温とする温度
勾配が与えることにより、炉心管２３内が光ファイバ３
の温度に対応した温度分布を有することとなり、光ファ
イバ３との温度差を適切に保ち、光ファイバ３を更に適
切な冷却速度にて冷却することができる。

【００５０】更なる変形例として、徐冷炉２１を線引き
炉１１に連続して一体的に設けるように構成してもよ
い。このように、徐冷炉２１を線引き炉１１に連続して
一体的に設けた場合においても、レイリー散乱強度を低
減して伝送損失が低くされた光ファイバ３を製造するこ
とが可能となる。

【００５１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
よれば、レイリー散乱強度の低減により、伝送損失が低
くされた光ファイバを製造するに際して、表面に樹脂が
被覆された光ファイバ素線の量産に適用することが可能
な光ファイバの製造装置及び製造方法を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光ファイバの製造装置の実施形態
を示す概略構成図である。

【図２】本発明による光ファイバの製造装置の実施形態
における、光ファイバの温度分布を示す図表である。

【図３】レイリー散乱係数と光ファイバの冷却速度との
関係を示す図表である。

【符号の説明】

１…線引き装置、２，１０２…光ファイバ母材、３…光
ファイバ、４…光ファイバ素線、１１…線引き炉、１２
…ヒータ、１３…炉心管、１４…Ｈｅガス供給部、１５
…Ｈｅガス供給通路、２１…徐冷炉、２２…ヒータ、２
３…炉心管、２４…Ｎ₂ガス供給部、２５…Ｎ₂ガス供給
通路、３１…樹脂硬化部、３２…ＵＶランプ、４１…外
径測定器、４２…ドラム、４３…駆動モータ、４４…制
御ユニット、４５…回転駆動軸、５１…コーティングダ
イス、５２…ＵＶ樹脂液、６１…ガイドローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバ母材を加熱線引きし、線引き
された光ファイバを樹脂により被覆する光ファイバの製
造装置であって、所定の熱伝導率を有する第１ガスからなる雰囲気にて前
記光ファイバ母材を加熱線引きする線引き炉と、前記線引きされた光ファイバを前記樹脂により被覆する
樹脂被覆部と、前記線引き炉と前記樹脂被覆部との間に設けられ、前記
第１ガスの前記所定熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有
する第２ガスからなる雰囲気にて前記線引きされた光フ
ァイバを加熱して徐冷する徐冷炉とを備えることを特徴
とする光ファイバの製造装置。
【請求項２】前記徐冷炉は、前記線引き炉との間に所
定の間隙を有して設けられていることを特徴とする請求
項１に記載の光ファイバの製造装置。
【請求項３】前記第１ガスがＨｅガスであり、前記第２ガスが、Ｎ₂ガス、Ａｒガス、空気のうちいず
れかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光
ファイバの製造装置。
【請求項４】前記徐冷炉は、前記線引きされた光ファ
イバが通る炉心管を有し、前記炉心管は、前記線引きされた光ファイバの前記炉心
管への入線温度が１４００〜１８００℃の範囲となる位
置に配設されることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か一項に記載の光ファイバの製造装置。
【請求項５】光ファイバ母材を加熱線引きし、線引き
された光ファイバを樹脂により被覆する光ファイバの製
造方法であって、所定の熱伝導率を有する第１ガスからなる雰囲気にて前
記光ファイバ母材を加熱線引きし、前記第１ガスの前記所定熱伝導率よりも小さい熱伝導率
を有する第２ガスからなる雰囲気にて前記線引きされた
光ファイバを加熱して徐冷し、前記徐冷された光ファイバを前記樹脂により被覆するこ
とを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項６】前記光ファイバ母材を加熱線引きするた
めの線引き炉との間に所定の間隙を有して設けられる徐
冷炉を用い、前記線引きされた光ファイバを前記徐冷炉
にて徐冷することを特徴とする請求項５に記載の光ファ
イバの製造方法。
【請求項７】前記第１ガスとして、Ｈｅガスを用い、前記第２ガスとして、Ｎ₂ガス、Ａｒガス、空気のうち
いずれかを用いることを特徴とする請求項５又は６に記
載の光ファイバの製造方法。
【請求項８】前記徐冷炉として、前記線引きされた光
ファイバを通す炉心管を前記線引きされた光ファイバの
前記炉心管への入線温度が１４００〜１８００℃の範囲
となる位置に配設した徐冷炉を用い、前記線引きされた光ファイバを前記徐冷炉にて徐冷する
ことを特徴とする請求項７に記載の光ファイバの製造方
法。