光纖裸線的拉絲方法、光纖束的製造方法和光纖束的製作方法
2023-06-10 20:43:11
專利名稱：光纖裸線的拉絲方法、光纖束的製造方法和光纖束的製作方法
技術領域：
本發明涉及光纖裸線的拉絲方法和採用該方法的光纖束的製造方法、以及用該光纖束製造方法獲得的光纖束，尤其涉及用於製造由OH基導致的吸收損耗少的光纖的光纖裸線拉絲方法和採用該方法的光纖束製造方法、以及用該光纖束製造方法獲得的光纖束。
本申請對在2003年11月18日提出申請的日本特願2003-387746以及在2004年9月27日提出申請的日本特願2004-279452號主張優先權，並在此引用了其內容。
背景技術：
近年來，可適用於粗波分復用(Coarse Wavelength DivisionMultiplexing，以下稱「CWDM」)傳送、且波長1380nm附近的損耗(由OH基導致的吸收損耗)小的光纖正在引起人們的關注。
由OH基導致的吸收損耗小的光纖，除了可構築廉價的CWDM傳送系統之外，其製造成本還與普通的單模光纖幾乎相同。因此，由於該光纖的成本優勢較大，因而各公司紛紛展開研究開發，而且已形成產品。
當氫在光纖中擴散時，會增加由OH基導致的吸收損耗，因而有必要防止氫侵入到光纖中。為此，在光纖束製造過程中的光纖裸線的拉絲中，設置了防止氫侵入光纖裸線的裝置。
圖7是表示以往的光纖束製造方法中所用的光纖束製造裝置的概略示意圖。
圖7中，符號31表示拉絲爐。該拉絲爐31被安裝成在其內部可使光纖母材32沿著軸向移動，從而對光纖母材32的下端部進行熔化拉絲。
在光纖束製造過程中，首先，將以石英系玻璃為主要成分的光纖母材32置入拉絲爐31內，並在氬氣(Ar)、氦氣(He)等惰性氣體氣氛中，對其前端部分進行高溫加熱，加熱到約2000℃，進行熔化拉絲，形成外徑為125μm的光纖裸線33。
接下來，將光纖裸線33送入緩冷爐34等使光纖緩慢冷卻的機構(以下稱「緩冷機構」)中，改變光纖裸線33的冷卻速度，進行緩慢冷卻。
使從緩冷爐34取出的光纖裸線33冷卻到適於下道工序的被覆層形成的溫度為止。在該冷卻過程中，由光纖裸線周圍的氣氛氣體來自然冷卻，或者使用冷卻筒35來供給氦氣或氮氣等冷卻用氣體，進行強制冷卻。
為了保護光纖裸線33，用由一次被覆層與二次被覆層形成的被覆層覆蓋在冷卻過程中被冷卻的光纖裸線33，形成外徑為250μm的光纖束38，上述被覆層是利用樹脂塗敷裝置36及UV燈37用紫外線固化型樹脂等形成的。
此外，光纖束38由轉向輪39改變為其它方向，並經由牽引機40及調節輥41，卷繞到捲筒42上。
在光纖裸線33上設置被覆層的方法，不限於圖7所示的用一個樹脂塗敷裝置36塗敷一次被覆層形成用樹脂及二次被覆層形成用樹脂，然後用一個UV燈37使這些樹脂固化的方法，還可以採用下列方法即，分別用不同的二個樹脂塗敷裝置來塗敷一次被覆層形成用樹脂及二次被覆層形成用樹脂，然後用一個UV燈來使這些樹脂固化的方法；以及用第一樹脂塗敷裝置來塗敷一次被覆層形成用樹脂，然後用第一UV燈使該樹脂固化，接著，用第二樹脂塗敷裝置塗敷二次被覆層形成用樹脂，然後用第二UV燈使該樹脂固化的方法。
對以往的光纖束製造方法而言，為了降低雷利散射、且降低波長1550nm的損耗(參照比如專利文獻1～3)，或者抑制因OH基而引起的吸收損耗的增加，需要在對應於各目的的溫度範圍內調節拉絲線速度、以及延長緩慢冷卻時間，從而延緩冷卻速度地冷卻從拉絲爐31取出的光纖裸線33。
這樣，當在光纖裸線33的拉絲中進行緩慢冷卻時，光纖母材32中殘留的OH基便發生擴散，而且，氫從該OH基熱分解出來，進而，所分解出來的氫的擴散增大。這樣，將產生以下這樣的問題由OH基導致的吸收損耗將增加，或者光纖中的非橋氧空穴中心(Non BridgingOxygen Hole Center，以下稱「NBOHC」)與氫相結合而造成由OH基導致的吸收損耗增大。
在比如專利文獻4～6中，提出了用於解決前述問題的方法。
在專利文獻4中，提出了一種光纖母材及採用該光纖母材的光纖的製造方法，其中，光纖母材具有基底管(substrate tube)、處於基底管內部的包覆層以及處於包覆層內部的芯層，在基底管與包覆層之間設有屏障(barrier)層。該屏障層是在基底管與包覆層之間，蒸鍍OH基擴散係數低的物質而形成的，從而防止了基底管內殘留的OH基向包覆層浸透。
在專利文獻5中，提出了一種下列的光纖製造方法，在該方法中，利用氣相軸澱積法來澱積外徑為D的第一包覆層，使得其包繞外徑為d的芯部，形成滿足D/d≥4.0這一關係式的多孔質芯杆，使該多孔質芯杆脫水，使OH基的濃度小於等於0.8wtppb，使之透明化後形成芯杆，對該透明化了的芯杆進行加熱，使之延伸，在延伸後的芯杆的周圍，用氣相軸澱積法來澱積第二包覆層，並使該第二包覆層脫水，使得OH基的濃度小於等於50wtppm，使之透明化後製作成光纖母材，對該光纖母材進行拉絲之後，在重氫氣氛中保持規定時間。
在專利文獻6中提出了一種下列光纖製造方法使原料氣體進行反應，生成玻璃微粒聚合體，對該玻璃微粒聚合體進行燒結，形成透明玻璃，該方法包括第一加熱過程，在含有1mol％～20mol％的氯或氯化合物的實質為氧氣的氣氛中，在玻璃微粒聚合體不顯著收縮的950～1250℃的溫度範圍內，對玻璃微粒聚合體進行預先脫水處理；以及接下來升溫至玻璃化溫度為止的第二加熱過程。
專利文獻4～6中所提出的光纖製造方法，存在著由OH基導致的吸收損耗因光纖的拉絲條件而增加的問題。此外還存在著製造成本上揚的問題。
專利文獻1日本特開2002-338289號公報專利文獻2日本特開2002-321936號公報專利文獻3日本特開2000-335933號公報專利文獻4日本特表2002-535238號公報專利文獻5日本特開2002-187733號公報專利文獻6日本專利第2549615號公報發明內容本發明就是鑑於前述事實而做出的，其目的在於提供一種製造成本低廉、且波長1380nm附近的損耗少的光纖裸線的拉絲方法和採用該方法的光纖束的製造方法、以及用該光纖束的製造方法獲得的光纖束。
本發明為解決前述課題，提供一種光纖裸線的拉絲方法，其包括使用加熱裝置熔化光纖母材，拉出光纖裸線的步驟；以及在前述加熱熔化步驟之後，自然冷卻或者用冷卻裝置強制冷卻前述光纖裸線的步驟；其中，當用前述加熱裝置加熱熔化了的光纖母材的加熱熔化部分處於1800℃或其以上的溫度的時間為T(min)、前述光纖母材的包覆層中的OH基的濃度為X(wtppm)時，則在前述加熱熔化步驟中，利用前述加熱裝置將光纖母材拉製成光纖裸線過程中的溫度歷史，滿足關係式T≤-0.01X+12。
在前述光纖裸線的拉絲方法中，當前述加熱熔化步驟之前的前述光纖母材的包覆層中的OH基的濃度為X(wtppm)、拉絲中該OH基的氫的熱分解係數為Y(wt％)時，最好滿足關係式Y≤-8×10-5X+0.06。
本發明提供一種光纖束的製造方法，包括通過加熱裝置熔化光纖母材，拉出光纖裸線的步驟；在前述加熱熔化步驟之後，自然冷卻或者用冷卻裝置強制冷卻前述光纖裸線的步驟；在由前述冷卻步驟冷卻到前述規定溫度的光纖裸線的外周，塗敷被覆材料的步驟；以及使該被覆材料固化，形成光纖束的步驟。
前述冷卻步驟最好包括下列步驟從拉絲中的光纖裸線達到低於1800℃的溫度開始，至光纖裸線的外徑達到一定為止，使光纖裸線的冷卻速度大於等於6000℃/sec。
前述冷卻步驟最好包括下列步驟從拉絲中的前述光纖裸線的外徑達到一定開始，使該光纖裸線的冷卻速度高於基於空氣的冷卻速度。
本發明提供一種用前述的光纖束的製造方法製造的光纖束。
前述結構的光纖束，其波長1383nm的損耗最好小於等於0.31dB/km。
根據本發明的光纖束的製造方法，可以獲得一種不必進行光纖母材的包覆層的脫水、且波長1380nm附近的損耗小的光纖束。因此，可以減少製造工序，且可以降低製造時間及製造成本。
即使在進行了脫水的場合下，也可以通過針對因脫水程度而殘留的包覆層中的OH基濃度、以及因製造偏差而殘留的OH基濃度的偏差進行拉絲條件T(min)的調節，來減少從所殘留的OH基因熱分解而產生的氫量，進而可以減少所產生的氫的擴散，因而可以調整波長1380nm附近的損耗。由此，可以提高成品率，其結果是可以降低製造成本。
圖1是表示距光纖母材中心的相對位置處的OH基濃度分布、以及距拉制光纖母材而獲得的光纖裸線的中心的相對位置處的OH基濃度分布的曲線。
圖2是表示距光纖母材中心的相對位置處的從OH基因熱分解而產生的氫的濃度分布、以及距拉制光纖母材而獲得的光纖裸線的中心的相對位置處的從OH基因熱分解而產生的氫的濃度分布的曲線。
圖3是表示光纖母材熔化部分的溫度變化的曲線。
圖4是表示光纖束的損耗波長特性的曲線。
圖5是根據距光纖母材中心的相對位置處的從OH基因熱分解而產生的氫的濃度分布、以及距拉制光纖母材而獲得的光纖裸線的中心的相對位置處的從OH基因熱分解而產生的氫的濃度分布與入射光強度的關係，表示對波長1383nm的損耗產生影響的區域的曲線。
圖6是表示本發明所使用的光纖束製造裝置的概略示意圖。
圖7是表示以往的光纖束製造方法所使用的光纖束製造裝置的概略示意圖。
具體實施例方式
以下參照附圖來說明實施本發明的光纖裸線的製造方法。
作為光纖束在波長1380nm附近的損耗增加的原因，可列舉出光纖母材中殘留的OH基的擴散、從OH基因熱分解而產生的氫的擴散、以及各溫度下NBOHC的再結合速度與氫和NBOHC的結合速度的差異。
為了查明光纖束在波長1380nm附近的損耗增加的原因，首先調查了下列的兩種關係。
(1)距光纖母材中心的相對位置處的OH基濃度分布，與距拉制光纖母材而獲得的光纖裸線的中心的相對位置處的OH基濃度分布的關係。
(2)距光纖母材中心的相對位置處的從OH基因熱分解而產生的氫的濃度分布，與距拉制光纖母材而獲得的光纖裸線中心的相對位置處的從OH基因熱分解而產生的氫的濃度分布的關係。
圖1是表示距光纖母材中心的相對位置處的OH基濃度分布、以及距對光纖母材進行熔化拉絲而獲得的光纖裸線的中心的相對位置處的OH基濃度分布的曲線。
圖2是表示距光纖母材中心的相對位置處的從OH基因熱分解而產生的氫的濃度分布、以及距拉制光纖母材而獲得的光纖裸線的中心的相對位置處的從OH基因熱分解而產生的氫的濃度分布的曲線。
根據圖1，將光纖母材與光纖裸線進行比較可知，距各自的中心的相對位置處的OH濃度分布沒有大的變化。即，OH基因光纖裸線的拉絲而擴散，但其對傳送損耗的影響較小。
另一方面，根據圖2，將光纖母材與光纖裸線進行比較可知，距各自的中心的相對位置處的從OH基因熱分解而產生的氫的濃度分布變化較大。即，從OH基因熱分解而產生的氫，因光纖裸線的拉絲而擴散得較大。
由上可知，對於光纖束在波長1380nm附近的損耗的增加而言，與光纖母材中殘留的OH基的擴散相比，從OH基因熱分解而產生的氫的擴散所帶來的影響更大。其原因在於氫的擴散係數(參照Y.Namihira，K.Mochizuki，and K，Kuwazuru，「Temperature dependence of the hydrogen-diffusion constant in optical fibers」，Opt.Lett.，Vol.9，No.9，pp.426-428，1984)，與OH基的擴散係數(參照J.Kirchhor et al.，「Diffusion Processes inLightguide Materials」，phys.stat.sol.(a)101，3911987)相比，大3～4位。
拉絲中的光纖裸線的溫度越高，某個溫度T(K)處平衡狀態下的OH基的氫的熱分解率K(wt％)越大。此外，拉絲中的光纖裸線的溫度隨下列拉絲條件而變拉絲爐中的溫度分布、在拉絲爐內流動的惰性氣體的種類、緩冷爐及冷卻筒中光纖裸線的冷卻方式、以及光纖裸線的拉絲速度等。因此，由於OH基的氫的熱分解率K(wt％)隨拉絲條件而變，因而從光纖裸線的拉絲開始至結束為止，OH基的氫的熱分解率的累計(以下稱「氫的熱分解係數」)，也隨拉絲條件而變。
所謂氫的熱分解係數，表示從對光纖母材進行加熱時開始，經過光纖裸線的拉絲工序，到在光纖裸線的外周形成被覆層而製成光纖，並使該光纖束的溫度達到常溫時為止所累積的氫的熱分解率。
如上所述，氫的熱分解率具有溫度依賴性，隨溫度的增高而增大。然而，由於氫的熱分解率的溫度依賴性極大，因而可以近似為在光纖母材的熔化部分處於1800℃或其以上的溫度的時間(圖3中用斜線表示的區域)所分解的氫的分解率。
按下列方法來計算氫的熱分解係數。
首先，使用部分光纖母材，並利用傅立葉式紅外分光計(顯微FTIR裝置)，根據由OH基導致的伸縮振動的吸收峰值，算出光纖母材中殘留的OH基的濃度分布。
接下來，根據規定的拉絲條件對光纖母材拉絲，製成光纖束，並用截斷(cut back)法來測量光纖束的損耗波長特性。通過測量該損耗波長特性，可獲得比如圖4所示的光纖束的損耗波長特性(圖4所示的實線)。
根據圖4所示的光纖束的損耗波長特性，算出因雷利散射而引起的光纖束的損耗波長特性(圖4中的虛線)。因雷利散射而引起的光纖束的損耗與波長1383nm的光纖束的損耗之差，相當於由這樣的OH基引起的吸收損耗該OH基是由於從OH基因熱分解而產生的氫進行擴散並與NBOHC相結合而產生的。
將光纖母材中殘留的OH基的濃度分布乘以氫的熱分解係數，作為光纖母材中的氫的濃度分布(比如圖2所示的因熱分解而產生的氫的濃度分布)。接下來，利用前述氫的擴散係數，並考慮拉絲中的光纖裸線的外徑變化及溫度變化，算出因光纖母材的拉絲而在光纖裸線內擴散後的氫的濃度分布(比如圖2所示的所產生的氫擴散後的濃度分布)。
在計算光纖裸線內擴散後的氫的濃度分布中，作為擴散方程式，使用Green函數(今井勤，「物理與格林函數」，巖波書店，1978年6月27日，pp51-53)。
一般而言，當設位置向量為r、拉絲前的光纖母材包覆層中的OH基的濃度分布為u(r、o)、擴散方程式的Green函數為G(r、r′、t)時，則時間t後的OH基的濃度分布u(r、t)可由下式(1)來表示。
u(ir,t)=1DG(ir,ir,t)u(ir0)dir---(1)]]>這裡，當設擴散係數為D時，則n次方的Green函數可由下式(2)來表示G(ir,ir,t)=D(t)(14Dt)n2exp(ir24Dt)---(2)]]>接下來，用由OH基導致的吸收損耗的換算公式(參照Pawel Mergo，Witold Spytek，「Method for calculations of loss dependence of single-modeoptical fiber on diffusion of water」，Proceedings-SPIE(the InternationalSociety for Optical Engineering)，2000，ISSU 4239，pp.37-43)，算出氫的熱分解係數，使得利用它算出的由OH基導致的吸收損耗、與根據因雷利散射而引起的光纖束的損耗求出的由OH基導致的吸收損耗相同(參照圖5)。
圖5中，虛線表示從光纖母材中殘留的OH基因熱分解而發生的氫的濃度分布；實線表示下列濃度分布將在光纖裸線內擴散的氫與NBOHC相結合而成為OH基的OH基濃度分布，與在光纖裸線內OH基原樣擴散的OH基濃度分布相加而得到的濃度分布；點劃線表示光入射到光纖束內時的光強度分布。由實線、點劃線、縱軸及橫軸所圍繞的區域(圖5中的斜線部A)，是對波長1380nm附近的損耗有影響的區域。
為嚴密起見，這裡必須考慮(A)氫的熱分解率依賴於溫度、(B)OH基濃度因OH基的氫的熱分解而減小，來算出氫的熱分解係數。
這裡，由於(a)推測出氫的熱分解率的溫度依賴性大，且氫的熱分解幾乎均在1800℃以上發生；(b)氫的熱分解率極小等，因而不考慮前述(A)(B)，而假設從光纖裸線拉絲前的光纖母材中所含有的OH基產生了與熱分解係數相當的氫。此外，考慮光纖裸線拉絲時的外徑變化及溫度變化來近似為已發生了氫擴散這一情況。
接下來，對光纖母材加熱熔化部分的溫度處於某個溫度以上的時間T(min)進行計算。
一般而言，玻璃的粘度η與拉絲張力F的關係，因拉絲中力的平衡而具有下列式(3)所示的關係式(參照U.C.Peak and R，B，Runk，「Physicalbehavior of the neck-down during furnace of drawing of silica fibers」，J.Appl.Phys.，vol.49，no.8，pp，4417-4422，1992)。
F=3SVZ---(3)]]>這裡，V表示線速度，z表示拉絲方向位置，S表示光纖截面積。
粘度η與溫度T0的關係，也是一般的關係，具有下列關係式(4)(參照Andrade，EN da C.，Phil.Mag.，Vol.17，497，698，1934)。
log10{η(T)}＝-6.37+2.32×104/T0(4)如上所述，從光纖母材加熱熔化部分的玻璃變形形狀(頸縮形狀)及拉絲張力來算出粘度，並將粘度換算成溫度，由此可以從頸縮形狀來算出溫度。
同樣，可以用下式(5)，從頸縮外徑來算出拉絲經過時間dt。
dt=ZV---(5)]]>因此，關於光纖母材的加熱熔化部分處於1800℃或其以上的溫度的時間T，可以從上式(3)及(4)來估算溫度大於等於1800℃的區間z1～z2，並利用上式(5)，由下式(6)算出該區間所需的時間。
T=Z1Z2dt---(6)]]>考慮到前述因素，以下給出降低氫的熱分解係數的光纖束製造方法。
圖6是表示本發明所用的光纖束製造裝置的概略示意圖。
圖6中，符號1表示拉絲爐。該拉絲爐1安裝成可使光纖母材2在其內部沿著軸向移動，並對光纖母材2的下端部進行拉絲。
在光纖束的製造中，首先，將以石英系玻璃為主要成分的光纖母材2置入拉絲爐1內，並在氬氣、氦氣等惰性氣體氣氛中，將其前端部分高溫加熱到約2000℃，進行拉絲，形成外徑為125μm的光纖裸線3。此時，適當選擇拉絲爐1內所用的加熱器長度及隔熱材料，並進行調節，使得拉絲條件的T(min)成為所需的時間。
接下來，將光纖裸線3送入緩冷爐4等緩冷機構中，改變光纖裸線3的冷卻速度，使光纖裸線3緩慢冷卻。
對從緩冷爐4取出的光纖裸線3調整冷卻速度，直至冷卻到適於下道工序的被覆層形成的溫度為止。在該冷卻過程中，由光纖裸線周圍的氣氛來自然冷卻，或者使用冷卻筒5，提供氦氣或氮氣等冷卻用氣體，進行強制冷卻。
為了保護光纖裸線3，用由一次被覆層和二次被覆層形成的被覆層覆蓋在冷卻過程中冷卻了的光纖裸線3，形成外徑為250μm的光纖束8。該被覆層是利用樹脂塗敷裝置6及UV燈7用紫外線固化型樹脂等形成的。
此外，光纖束8由轉向輪9改變到其它方向，並經由牽引機10及調節輥11，卷繞到捲筒12上。
在本實施方式中，在光纖裸線3上設置被覆層的方法如圖6所示，是用一個樹脂塗敷裝置6來塗敷一次被覆層形成用樹脂及二次被覆層形成用樹脂，然後用一個UV燈7來使這些樹脂固化的方法，但本發明不限於此。本發明還可以採用下列方法即，分別用不同的二個樹脂塗敷裝置來塗敷一次被覆層形成用樹脂及二次被覆層形成用樹脂，然後用一個UV燈使這些樹脂固化的方法；以及用第一樹脂塗敷裝置來塗敷一次被覆層形成用樹脂，然後用第一UV燈使這些樹脂固化，接著，用第二樹脂塗敷裝置來塗敷二次被覆層形成用樹脂，然後用第二UV燈來使這些樹脂固化的方法。
本發明的光纖束製造方法，是一種降低拉絲中的光纖裸線3的包覆層中OH基的氫的熱分解係數、減少擴散的方法。因此，關於在拉絲爐1中拉制光纖母材2的下端部(以下也稱「熔化部分」)形成光纖裸線3時的溫度歷史，當設光纖母材2的加熱熔化部分的溫度處於1800℃或其以上的溫度的時間為T(min)，光纖母材2的下端部包覆層中的OH基濃度為X(wtppm)時，最好滿足關係式T≤-0.01X+12。在進行脫水、且包覆層中的殘留OH基濃度達到0.0(wtppm)的場合下，由於沒有將分解的OH基，因而將熱分解率視為0.0(wtppm)。因此，在X＝0.0(wtppm)的場合下，也可以不滿足前述關係式(X≤-0.01X+12)。
為了滿足前述關係式地製造光纖束8，要增大拉絲線速度(拉絲速度)，或者縮小在拉絲爐1內熔化光纖母材2的區域。
為滿足前述關係式，當設光纖母材2的下端部包覆層中的OH基濃度為X(wtppm)，該OH基的氫的熱分解係數為Y(wt％)時，熱分解係數最好滿足關係式Y≤-8×10-5X+0.06。
在拉絲爐1中，作為對光纖母材2的下端部加熱的要素，除了設於拉絲爐1內的加熱器的輻射傳熱之外，還可列舉出在拉絲爐1內流動的惰性氣體的對流傳熱、以及在光纖母材2內傳熱的傳導傳熱。在1800℃左右的高溫下，輻射傳熱的影響起著支配作用，但隨著溫度的下降，基於惰性氣體的對流傳熱的影響增大。因此，在本發明的光纖束製造方法中，最好使因加熱器的輻射傳熱而施加於光纖母材2的熱迅速地散失，從而使溫度下降。因此，最好使用對流熱傳導率較高的惰性氣體，尤其是，最好使用對流熱傳導率較高的氦氣(He)。
如上所述，從拉絲爐1取出的光纖裸線3，被依次送入緩冷爐4及冷卻筒5內進行冷卻。光纖裸線3的冷卻，目的是抑制從OH基因熱分解而產生的氫的擴散，從拉絲中的光纖裸線3的溫度達到低於1800℃的溫度開始至外徑達到一定(一般為外徑125μm)為止，最好使拉絲中的光纖裸線3的冷卻速度大於等於6000℃/sec，在實用上最好達到8000℃/sec～10000℃/sec。如果使拉絲中的光纖裸線3的冷卻速度小於6000℃/sec，則從OH基因熱分解而產生的氫的擴散將會增大，其結果是，所獲得的光纖束10中由OH基導致的吸收損耗將會增加。
為了使拉絲中的光纖裸線3的冷卻速度大於等於6000℃/sec，可以降低緩冷爐4的溫度，或者不使用緩冷爐4等緩冷機構，或者在緩冷爐4內，使用對流熱傳導率較高的氦氣作為冷卻用氣體。
當拉絲中的光纖裸線3的外徑達到一定後(一般為外徑125μm)，最好使拉絲中的光纖裸線3的冷卻速度高於基於空氣的冷卻速度。具體而言，最好使拉絲中的光纖裸線3的冷卻速度為6000℃/sec～30000℃/sec左右。如果使拉絲中的光纖裸線的冷卻速度高於基於空氣的冷卻速度，則可抑制從OH基因熱分解而產生的氫的擴散，其結果是，所獲得的光纖束的由OH基導致的吸收損耗減小。
如果使拉絲中的光纖裸線3的冷卻速度低於基於空氣的冷卻速度，則從OH基因熱分解而產生的氫的擴散增大，其結果是，所獲得的光纖束10的由OH基導致的吸收損耗增加。
為了使拉絲中的光纖裸線3的冷卻速度高於基於空氣的冷卻速度，在冷卻筒5中，使用對流熱傳導率較高的氦氣作為冷卻氣體。
拉絲線速度越高，拉絲爐1內光纖母材2的下端部經受溫度歷史的時間便越短，但如果前述拉絲爐1內的光纖母材2的溫度歷史得到滿足，則拉絲線速度不受限定。拉絲線速度可在600m/min～2500m/min這一範圍內適當地設定。
這樣，根據前述光纖束的製造方法，可以對被適當地冷卻了的光纖裸線塗敷穩定的被覆材料。接下來，通過使被覆材料固化，可以獲得所希望的光纖束。通過實施該一系列的處理工序，其結果是，可以獲得波長1380nm附近的損耗較小的光纖束。
用這種光纖束製造方法製造出的光纖束10是通過抑制從OH基因熱分解而產生的氫的擴散而製造出的，因而其結果是，成為由OH基導致的吸收損耗較低的光纖束。
實施例以下，利用實施例來進一步具體說明本發明，但本發明並不限於下列實施例。
(實施例1)準備包覆層中的OH基濃度為100wtppm左右的光纖母材。對該光纖母材進行拉絲，使得拉絲線速度為1500m/min，拉絲爐下部的氣氛氣體為氦氣，而且從拉絲爐向外取出的光纖裸線，在被送入冷卻筒內之前不進行緩冷爐的緩冷，並使得光纖母材的熔化溫度處於1800℃或其以上的溫度的時間為5分鐘。然後，在光纖裸線上，依次設置用聚氨酯丙烯酸酯(urethane acrylate)系紫外線固化型樹脂形成的一次被覆層及二次被覆層，製成光纖束。
對所獲得的光纖束，測量波長1383nm的損耗、由OH基導致的吸收損耗，並利用它們來算出氫的熱分解係數。其結果如表1所示。
(實施例2)
準備包覆層中的OH基濃度為300wtppm左右的光纖母材。對該光纖母材進行拉絲，使得拉絲線速度為1200m/min，拉絲爐下部的氣氛氣體為氬氣，而且從拉絲爐向外取出的光纖裸線，在被送入冷卻筒內之前不進行緩冷爐的緩冷，並使得光纖母材的熔化溫度處於1800℃或其以上的溫度的時間為8分鐘。然後，在光纖裸線上，依次設置用聚氨酯丙烯酸酯系紫外線固化型樹脂形成的一次被覆層及二次被覆層，製成光纖束。
對所獲得的光纖束，測量波長1383nm的損耗、由OH基導致的吸收損耗，並利用它們來算出氫的熱分解係數。其結果如表1所示。
(實施例3)準備包覆層中的OH基濃度為500wtppm左右的光纖母材。對該光纖母材進行拉絲，使得拉絲線速度為2000m/min，拉絲爐下部的氣氛氣體為氦氣，而且從拉絲爐向外取出的光纖裸線，在被送入冷卻筒內之前由緩冷爐進行緩冷，並使得光纖母材的熔化溫度處於1800℃或其以上的溫度的時間為5分鐘。然後，在光纖裸線上，依次設置用聚氨酯丙烯酸酯系紫外線固化型樹脂形成的一次被覆層及二次被覆層，製成光纖束。
對所獲得的光纖束，測量波長1383nm的損耗、由OH基導致的吸收損耗，並利用它們來算出氫的熱分解係數。其結果如表1所示。
(實施例4)準備包覆層中的OH基濃度大致為0wtppm的光纖母材。對該光纖母材進行拉絲，使得拉絲線速度為600m/min，拉絲爐下部的氣氛氣體為氬氣，而且從拉絲爐向外取出的光纖裸線，在被送入冷卻筒內之前由緩冷爐進行緩冷，並使得光纖母材的熔化溫度處於1800℃或其以上的溫度的時間為15分鐘。然後在光纖裸線上，依次設置用聚氨酯丙烯酸酯系紫外線固化型樹脂形成的一次被覆層及二次被覆層，製成光纖束。
對所獲得的光纖束，測量波長1383nm的損耗、由OH基導致的吸收損耗，並利用它們來算出氫的熱分解係數。其結果如表1所示。
(比較例1)準備包覆層中的OH基濃度為100wtppm左右的光纖母材。對該光纖母材進行拉絲，使得拉絲線速度為1500m/min，拉絲爐下部的氣氛氣體為氦氣，而且從拉絲爐向外取出的光纖裸線，在被送入冷卻筒內之前由緩冷爐進行緩冷，並使得光纖母材的熔化溫度處於1800℃或其以上的溫度的時間為5分鐘。然後，在光纖裸線上，依次設置用聚氨酯丙烯酸酯系紫外線固化型樹脂形成的一次被覆層及二次被覆層，製成光纖束。
對所獲得的光纖束，測量波長1383nm的損耗、由OH基導致的吸收損耗，並利用它們來算出氫的熱分解係數。其結果如表1所示。
(比較例2)準備包覆層中的OH基濃度為100wtppm左右的光纖母材。對該光纖母材進行拉絲，使得拉絲線速度為600m/min，拉絲爐下部的氣氛氣體為氬氣，而且從拉絲爐向外取出的光纖裸線，在被送入冷卻筒內之前由緩冷爐進行緩冷，並使得光纖母材的熔化溫度處於1800℃或其以上的溫度的時間為15分鐘。然後，在光纖裸線上，依次設置用聚氨酯丙烯酸酯系紫外線固化型樹脂形成的一次被覆層及二次被覆層，製成光纖束。
對所獲得的光纖束，測量波長1383nm的損耗、由OH基導致的吸收損耗，並利用它們來算出氫的熱分解係數。其結果如表1所示。
(比較例3)準備包覆層中的OH基濃度為300wtppm左右的光纖母材。對該光纖母材進行拉絲，使得拉絲線速度為800m/min，拉絲爐下部的氛圍氣體為氬氣，而且從拉絲爐向外取出的光纖裸線，在被送入冷卻筒內之前不進行緩冷爐的緩冷，並使得光纖母材的熔化溫度處於1800℃或其以上的溫度的時間為10分鐘。然後，在光纖裸線上，依次設置用聚氨酯丙烯酸酯系紫外線固化型樹脂形成的一次被覆層及二次被覆層，製成光纖束。
對所獲得的光纖束，測量波長1383nm的損耗、由OH基導致的吸收損耗，並利用它們來算出氫的熱分解係數。其結果如表1所示。
(比較例4)準備包覆層中OH基濃度為500wtppm左右的光纖母材。對該光纖母材進行拉絲，使得拉絲線速度為1200m/min，拉絲爐下部的氣氛氣體為氦氣，而且從拉絲爐向外取出的光纖裸線，在被送入冷卻筒內之前不進行緩冷爐的緩冷，並使得光纖母材的熔化溫度處於1800℃或其以上的溫度的時間為8分鐘。然後，在光纖裸線上，依次設置用聚氨酯丙烯酸酯系紫外線固化型樹脂形成的一次被覆層及二次被覆層，製成光纖束。
對所獲得的光纖束，測量波長1383nm的損耗、由OH基導致的吸收損耗，並利用它們來算出氫的熱分解係數。其結果如表1所示。
(比較例5)準備包覆層中的OH基濃度為700wtppm左右的光纖母材。對該光纖母材進行拉絲，使得拉絲線速度為1000m/min，拉絲爐下部的氣氛氣體為氦氣，而且從拉絲爐向外取出的光纖裸線，在被送入冷卻筒內之前由緩冷爐進行緩冷，並使得光纖母材的熔化溫度處於1800℃或其以上的溫度的時間為10分鐘。然後，在光纖裸線上，依次設置用聚氨酯丙烯酸酯系紫外線固化型樹脂形成的一次被覆層及二次被覆層，製成光纖束。
對所獲得的光纖束，測量波長1383nm的損耗、由OH基導致的吸收損耗，並利用它們來算出氫的熱分解係數。其結果如表1所示。
從表1可知，在實施例1～實施例4中，當設拉絲前的光纖母材包覆層中殘留的OH基濃度為X(wtppm)時，如果光纖母材的下端部處於1800℃或其以上的溫度的時間T(min)滿足關係式T≤-0.01X+12，則可以使波長1383nm的損耗小於等於0.31dB/km。在X＝0.0(wtppm)的場合下，由於不因熱分解而產生氫，因而T也可以不滿足上式。拉絲中光纖裸線包覆層中的OH基的氫的熱分解係數Y(wt％)，也滿足關係式Y≤-8×10-5X+0.06，且可以使波長1383nm的損耗小於等於0.31dB/km。
將實施例1與比較例1進行比較，其不同點在於在實施例1中，未使從緩冷爐向外取出的光纖裸線進行緩冷，而在比較例1中，則使從緩冷爐向外取出的光纖裸線進行了緩冷。比較例1可以滿足與實施例1～實施例4同樣的關係式，可以使波長1383nm的損耗小於等於0.31dB/km。然而，不使光纖裸線緩冷的實施例1可以獲得損耗更低的光纖束。因此，通過根據殘留的OH基濃度來適當地選擇所希望的緩冷條件，可以調整波長1383nm的損耗。
比較例2～比較例5，不滿足與實施例1～實施例4同樣的關係式，且波長1383nm的損耗超過0.31dB/km，從而不能實現低損耗。
(工業可利用性)本發明的光纖束製造方法，還可適用於用氣相軸附法(VAD法)、外附法(OVD法)、內附法(CVD法、MCVD法及PCVD法)或者套管(rodin tube)法等任意一種方法製造的光纖母材。此外，本發明的光纖束的製造方法，還可適用於單模光纖、色散位移光纖、截止位移光纖(cutoff shiftfiber)、色散補償光纖等任意種類的光纖。
權利要求
1.一種光纖裸線的拉絲方法，包括使用加熱裝置熔化光纖母材，拉出光纖裸線的步驟；以及在前述加熱熔化步驟之後，自然冷卻、或者通過冷卻裝置強制冷卻前述光纖裸線的步驟；當用前述加熱裝置加熱熔化了的光纖母材的加熱熔化部分處於1800℃或其以上的溫度的時間為T(min)、前述光纖母材的包覆層中OH基的濃度為X(wtppm)時，在前述加熱熔化步驟中，利用前述加熱裝置將光纖母材拉製成光纖裸線過程中的溫度歷史，滿足關係式T≤-0.01X+12。
2.根據權利要求1所述的光纖裸線的拉絲方法，其中，當在前述加熱熔化步驟中，拉絲中的該OH基的氫的熱分解係數為Y(wt％)時，滿足關係式Y≤-8×10-5X+0.06。
3.一種光纖束的製造方法，包括使用加熱裝置熔化光纖母材，拉出光纖裸線的步驟；在前述加熱熔化步驟之後，自然冷卻、或者通過冷卻裝置強制冷卻前述光纖裸線的步驟；在由前述冷卻步驟冷卻到前述規定溫度的光纖裸線的外周，塗敷被覆材料的步驟；以及使該被覆材料固化，形成光纖束的步驟。
4.根據權利要求3所述的光纖束的製造方法，其中，前述冷卻步驟包括下列步驟從拉絲中的光纖裸線達到低於1800℃的溫度開始，至光纖裸線的外徑達到一定為止，使光纖裸線的冷卻速度大於等於6000℃/sec。
5.根據權利要求3所述的光纖束的製造方法，其中，前述冷卻步驟包括下列步驟從拉絲中的光纖裸線的外徑達到一定開始，使該光纖裸線的冷卻速度高於基於空氣的冷卻速度。
6.根據權利要求5所述的光纖束的製造方法，其中，使用對流熱傳導率高於空氣的介質作為冷卻用介質。
7.一種光纖束，是用權利要求3所述的光纖束的製造方法製造的。
8.根據權利要求7所述的光纖束，其中，波長1383nm的損耗小於等於0.31dB/km。
全文摘要
一種光纖裸線的拉絲方法，包括使用加熱裝置熔化光纖母材，拉出光纖裸線的步驟；以及在前述加熱熔化步驟之後，自然冷卻或者通過冷卻裝置強制冷卻前述光纖裸線的步驟；其中，當用前述加熱裝置加熱熔化了的光纖母材的加熱熔化部分處於1800℃或其以上的溫度的時間為T(min)、前述光纖母材的包覆層中的OH基的濃度為X(wtppm)時，在前述加熱熔化步驟中，利用前述加熱裝置將光纖母材拉製成光纖裸線過程中的溫度歷史，滿足關係式T≤－0.01X+12。
文檔編號G02B6/00GK1882513SQ200480033659
公開日2006年12月20日 申請日期2004年11月17日 優先權日2003年11月18日
發明者岡田健志, 原田光一, 平船俊一郎, 藤卷宗久 申請人:株式會社藤倉