[发明专利]光纤的制造方法及制造装置以及光纤

说明书

技术领域

本发明涉及一种在使光纤用玻璃母材加热熔融的同时进行光纤拉丝的光纤的制造方法及制造装置、以及由此制造的光纤。

背景技术

光纤通过下述方法制造而成，即，使用专用的拉丝炉对光纤用玻璃母材(以下称为玻璃母材)进行加热熔融并对光纤进行拉丝，在该光纤的外表面实施保护包覆。拉丝炉构成为，在炉框体内配置供玻璃母材插入的炉心管，利用配置在炉心管外部的加热装置对炉心管进行加热，使玻璃光纤从加热熔融后的玻璃母材下端垂下，并从炉心管的下方出口拉出。炉心管通常使用具有耐热性的碳，但为了防止该炉心管的氧化等，向炉心管内送入氩气(Ar)、氦气(He)等稀有气体或氮气(N₂)等气体(以下称为非活性气体等)。

送入至炉心管内的非活性气体等在大多情况下从炉心管的上方朝向下方流动，在该情况下，与从玻璃母材拉丝得到的玻璃光纤一起从炉心管的下方释放至外部。在使用了粗径玻璃母材而进行的拉丝中，由于玻璃母材的缩颈部周边的空间变大，在该空间部分中流动的气体的温度分布变得不均匀，因此，拉丝得到的玻璃光纤直径的变化易于变大。如果玻璃光纤直径的变化变大，则产生在连接器连接时连接损耗变大等问题。因此有时使用下述方法，即，通过作为非活性气体等利用热传导性优良的He气而实现温度分布的均匀化，从而抑制玻璃光纤的直径变化。另外，在炉心管的下部设置保护管(也称为下烟筒或下部延长管)，将刚拉丝后的玻璃光纤与外部空气隔离而抑制由于外部空气的紊乱所引起的玻璃光纤的直径变化。

但是，由于He气的热传导率优良，因此如果在保护管内使用He气，则玻璃光纤急速冷却。加热熔融后的玻璃光纤由于其热能而使玻璃内的原子和分子振动，排列变得杂乱，处于杂乱状态的原子、分子在玻璃冷却的过程中由于重新排列而使玻璃的结构弛豫发展，在规定的温度下平衡并冻结、固化。平衡温度作为玻璃结构杂乱度的指标，也称为假想温度，在玻璃冷却缓慢进行的情况下，玻璃内的原子、分子的杂乱状态比较缓和，假想温度移至低温侧。另一方面，如果玻璃受到急速冷却，则在玻璃内的原子、分子的重新排列处于杂乱状态的情况下进行冻结固化，假想温度移至高温侧。

如上所述，如果使用He气，则刚拉丝后的处于加热熔融状态的玻璃光纤在保护管内由于热传导率优良的He气而急速冷却，因此，玻璃内的原子、分子在杂乱状态下被冻结，因此，成为假想温度较高的状态，无法降低光纤的瑞利散射强度，结构导致传送损耗变大。

为了应对上述现象，例如在专利文献1中公开了下述技术，即，在炉心管的出口附近与炉心管之间，设置使He气中混合有热传导率较低气体的气体混合层，抑制玻璃光纤的急速冷却。

另外，在专利文献2中公开了下述技术，即，将拉丝得到的玻璃光纤导入至渐冷部，利用温度调节用的Ar气保持常温或进行加热，使玻璃光纤逐渐冷却。

另外，在专利文献3中公开了下述技术，即，在从玻璃母材拉出玻璃光纤时，实施热处理(逐渐冷却)而将假想温度设为规定范围内，并且，使玻璃光纤的残余应力(拉应力)从包层内侧朝向外侧降低，减小径向分布差，减小传送损耗。

专利文献1：日本特许第4356155号公报

专利文献2：日本特开2003－176149号公报

专利文献3：日本特许第4663277号公报

发明内容

随着信息化社会的进展，通用光纤(单模光纤)的用途从长距离的光信号传送发展至距离较短的引入屋内而分支形成屋内的LAN等。在与此相伴的光纤连接中多使用光连接器，特别是多芯光连接器的使用增加。向该多芯光连接器的光纤安装，是通过将玻璃光纤插入到高精度地形成在连接器成型体上的光纤插孔中而进行的。在该情况下，如果玻璃光纤直径较大则无法插入，如果玻璃光纤直径较小，则插孔的中心位置偏移，产生连接损耗不良。即，针对多芯光连接器的安装，如果所使用的光纤的玻璃光纤的直径变化较大，则制造上的成品率降低、连接损耗增加的问题变得显著。

为了减小光纤的玻璃光纤的直径变化，如上述所示，需要在从玻璃母材进行拉丝的工序中使用He气。但是，与Ar气、N₂气等其他非活性气体等相比，He气非常贵，成为增加光纤制造成本的主要原因。对此，也有将He气回收而进行再利用的提案，但从设备庞大，且早期投资、运行成本方面考虑是不合理的。

另外，为了减小传送损耗，需要将刚拉丝后的玻璃光纤逐渐冷却，但存在下述问题：如专利文献1～3所示用于逐渐冷却的气体供给装置和加热单元的设置也需要前期投资、运行成本，而且，条件设定和调整需要工时。